ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ. Основы подобия

Движение жидкости в межлопастных каналах ЦН имеет сложный характер. Поэтому при решении уравнений движения жидкости принимают ряд допущений. Исходя из сложности движения жидкости, при создании ЦН в частности и лопастных насосов вообще с лучшими эксплуатационными качествами наряду с теоретическими расчетами большое значение приобретают экспериментальные исследования и их обобщение.

Обобщение результатов проводимых испытаний (например, моделей) и перенос их на другие насосы (например, натурные насосы) осуществляются на основании положения о механическом подобии потоков жидкости в них. Для этого необходимо соблюдение трех видов подобия: геометрического, кинематического, динамического. Другими словами, использование обобщенной информации испытаний модельных ЦН при проектировании (создании) натурных осуществляется с помощью теории о механическом подобии потоков жидкости.

Конкретные случаи практического использования положений о механическом подобии: пересчет параметров одного насоса на параметры другого при условии геометрического подобия их проточных частей и ; пересчет параметров насоса с одной частоты вращения на другую.

При проектировании насосов широко используется моделирование. При этом модели должны быть изготовлены согласно требованиям законов подобия.

Сущность геометрического подобия. В его основу положена пропорциональность сходственных линейных размеров геометрических параметров натурного и модельного насосов. Используя в качестве таких параметров соответственно для натуры и модели высоту лопасти (например, для ОН lн, lм) и наружный диаметр РК (например, для ЦН D2H, D2m), можно записать уравнение геометрического подобия

(1)

Коэффициент K1 принято называть геометрическим масштабом или масштабом длины.

Сущность кинематического подобия. Прежде всего у натурного и модельного насосов должно быть соблюдено геометрическое подобие и выдержана одинаковая ориентация модельного и натурного насосов относительно потока жидкости. Только при этих условиях можно рассматривать кинематическое подобие. В основу такого подобия положено прохождение сходственными частицами потоков жидкости (модели и натуры) подобных путей в пропорциональные отрезки времени. Используя скорости потоков жидкости для натурного и модельного насосов, можно записать уравнение кинематического подобия

(2)

Коэффициент КC принято считать масштабом скоростей.

Сущность динамического подобия.Обязательным условием такого подобия должно быть соблюдение геометрического и кинематического подобия у модельного и натурного насосов. В его основу положено постоянство отношения сил, приложенных к выделенным элементарным объемам в сходственных точках потоков жидкости.

Для выполнения условия динамического подобия ЦН в частности и лопастных насосов вообще необходимо равенство двух критериев: Рейнольдса (Re) и Струхаля (Sh). В том случае, когда насос и его модель перекачивают одну и ту же жидкость, для их подобия достаточно соблюдения только условий, предусмотренных равенствами (1) и (2). Исходя из сказанного, можно записать уравнение динамического подобия при условии, что жидкость несжимаемая и вязкая, а ее движение неустановившееся:

(3)

Критерий подобия вообще характеризует отношение сил различной природы, действующих в движущейся жидкости. В частности, критерий Рейнольдса характеризует отношение сил инерции к силам вязкости, а критерий Струхаля — сил инерции, возникающих от переноса частиц, к силам, возникающим от нестационарности их движения:

 

где с — скорость движения частицы жидкости; l — длина прохождения ее пути; — коэффициент кинематической вязкости;

 

где l — длина пути; с — скорость; Т — время.

Критерий Струхаля, другими словами, характеризует подобие инерционных сил при неустановившемся движении жидкости. Условие установившегося движения жидкости . В этом, случае .

Примеры использования теории подобия применительно к ЦП. Уравнения подобия связывают основные параметры (Q, N, H) натурного и модельного ЦН и по известным их значениям модельных насосов позволяют определить параметры натурных насосов (QH, NH, HH).

Подача натурного насоса

(4)

Отношение учитывает изменение объемных потерь, обусловленных изменением относительных значений зазоров, при существенном изменении масштаба.

Мощность натурного насоса

(5)

Отношение учитывает изменение относительной величины механических потерь в подшипниках и сальниках. Напор натурного насоса

(6)

Отношение учитывает изменение гидравлических потерь в зависимости от числа Re и геометрического масштаба.

Если рассматривается один насос и к нему применяются указанные уравнения подобия, то в этом случае . В области режимов работы насоса объемные и гидравлические потери постоянны, поэтому и КПД равны. Исходя из этого, по известным (опытным) значениям параметров Q1, H1, N1 и на одном режиме w1 можно определить аналогичные параметры на другом режиме работы wi по уравнениям подобия: ; ; (приближенно, без учета изменения механических потерь).

На подобных режимах работы насоса сохраняются постоянными отношения: .






Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 839; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.007 сек.