Розробка димососа, працюючого з приводом від парової турбіни

1.  Параметри димососу.

Потрібно розробити димосос, працюючий з приводом від парової турбіни з такими параметрами :

·  подача       тиск  

·   

·  число обертів   

·  питома вага газів  

Максимально можливі габаритні розміри димососу складають:

по ширині В=200 мм,

по висоті L1=700 мм,

по довжині кожуха в напрямку максимального розкриття L2=750 мм.

2.  Знайдемо швидкохідність вентилятора:

;

тоді

            Вентилятор, що проектуємо, належить, відповідно, до категорії машин з середнім значенням питомого числа обертів.

3.  Вибір лопаток.

Перше питання, який виник при розробці даного димососу, про тип робочих лопаток.

Лопатки, загнуті назад, відпали, оскільки використання їх потребувало значно більших габаритів, ніж допускалось завданням.

Лопатки, загнуті вперед, також відпали, оскільки для отримання високого к.п.д. в цьому випадку потрібно було б використовувати порівняно широке колесо. Тому були вибрані радіальні лопатки, які, як показано далі, відповідають заданим габаритам і забезпечують досить високий  к.п.д.

4.  Діаметр входу в колесо.

Прийняв для указаного типу лопаток при nу=35 величину kD0 рівною 3,45         (див. рис.1), отримаємо:

5.  Площа входу в колесо:

6.  Швидкість входу меридіональна швидкість:

7.  Колова швидкість на діаметрі входу на лопатки:

8.  Відносна швидкість потоку при вході на лопатки є рівною швидкості на виході із колеса:

9.  Кут притоку потоку до лопаток:

10.  Кут входу робочих лопаток.

Враховуючи можливість деякого стиснення потоку при вході і, як наслідок, зменшення кута притоку, приймаємо:

11.  Кут атаки при вході потоку на лопатки:

.

12. Вибір діаметра колеса D2:

Як відомо, коефіцієнт тиску при радіальних лопатках рівний 0,60…0,68. Тоді при необхідна колова швидкість складає приблизно:

Це значення U2при п=2860 об/хв. Відповідає діаметр D2=0,53 м. Більш точні розрахунки показують, що потрібний напір можна отримати при D2=0,5 м. Це значення D2 і було як кінцеве.

13. Тоді колова швидкість колеса:

.

14. Тангенціальна швидкість потоку на виході із колеса:

·  тангенціальна швидкість потоку без врахування кінцевого числа лопаток

;

·  косинус кута виходу потоку при z=20

·  тангенціальна швидкість потоку з врахування кінцевого числа лопаток

.

15. Меридіональна швидкість потоку на виході із колеса:

.

16. Абсолютна швидкість потоку на виході із колеса:

17. Ширина активного потоку на виході із колеса при товщині лопаток :

18. Ширина колеса:

·  раціональна ширина колеса на вході

·  ширина колеса на виході з конструктивних міркувань приймаємо

19. Розкриття спірального кожуха

Прийнявши ширину кожуха рівною 0,2 м, знайдемо, що теоретично необхідна величина розкриття

де

Виходячи з максимально допустимої довжини кожуха з метою зменшення сумарної величини втрат в ньому, а також для зменшення його зносу, приймаємо:

20. Значення нормальної подачі кожуха Qн:

·  написавши рівняння

знайдемо, що kА=0,5, звідки

·  Знайдемо значення швидкості закрутки при різних подачах

де 

складемо таблицю:

1,4	16,5	36	0,514	153°	+13°	69,4
1,67	19,6	37,6	0,61	149°	+9°	69,2
1,8	21,2	38,5	0,66	146,5°	+6,5°	69
2,0	23,5	39,8	0,732	144°	+4°	68,8

·   Як видно з рис.2., пряма   і крива   перетинаються в точці, відповідній  , це і є нормальна подача вентилятора, яка є

·   дуже близькою до розрахункової.

Рис.2. допоміжний графік для визначення нормальної подачі

21. Швидкість газів в спіральному кожусі:

22. Швидкість у вихідному перетині при С=0,3 м:

23. Теоретичний тиск при

24. Гідравлічні втрати:

·  Втрати при повороті потоку в колесі: оскільки колесо намічено виконати з плавною поворотною ділянкою,

приймаємо:           

тоді

·  втрати при витоках між лопатками: при   і  значення коефіцієнта втрат   по даним рис.3  складає 0,6, тоді

Рис.3. Криві   для лопаток з кутом виходу

·  втрати на удар при виході потоку із колеса в кожух

·  втрати при протіканні потоку  по спіральному кожусі

де

·  втрати при переході до перетину на виході

де  приймаємо  тоді

·  загальна величина гідравлічних втрат

25. Тиск вентилятора:

26. Розрахунок втрат через зазор:

·  статичний тиск за колесом

·  величина

·  різниця тисків по дві сторони зазору:

що відповідає безрозмірному значенню:

·  швидкість в зазорі при безрозмірному значенні швидкості входу   і   величина   по даним рис.4 становить 0,47 , що відповідає:

Рис.4. Діаграма для визначення 

·  витрата через зазор при bзаз =3мм:

27.Потужність по валу вентилятора:

·  гідравлічна потужність

·  шкідлива потужність

де

тоді

·  потужність, яка витрачається за рахунок перетікання потоку через зазор

·  загальна величина потужності, яка затрачається (потужність на валу)

28. Коефіцієнт корисної дії

Аеродинамічна схема показана на рис.5, а експериментальна характеристика – на рис.6. Враховуючи, що бажано отримати більш високий к.п.д., ущільнення зазору виконано більш краще, ніж на рис.5.

Колами на діаграмі відмічені точки, які відповідають розрахунковим значенням тиску, споживаної потужності і к.п.д.

Рис.5. Аеродинамічна схема вентилятора

Рис.6. Об’єднання розрахункових і дослідних даних вентилятора

Література

Невельсон М. И. Центробежные вентиляторы. - М. - Л. : госэнергоиздат, 1954. – 335 с., ил