Влияние формы лопаток на величину слагаемых общего напора

Представим теоретический напор в виде аналитической зависимости от подачи

(3.1)

Это уравнение позволяет сделать следующие заключения:

1) если угол лопаток на выходе < 90° (рисунок 3.14а) , убывает линейно по мере увеличения , а лопатки рабочего колеса отогнуты назад по ходу вращения;

2) при =90° (рисунок 3.14б) =const, не зависит , а лопатки радиальные;

3) при > 90° (рисунок 3.14в) , возрастает линейно по мере увеличения , лопатки загнуты вперед по ходу вращения.

4) в формуле 3.1, представляющей зависимость основных (геометрических, кинематических и динамических) параметров насоса, только угол характеризует форму лопаток.

Определим изменение величин слагаемых общего теоретического напора (статического и динамического) от изменения угла . Рассмотрим три характерных случая:

1) угол < 90⁰ и , при котором скорость получает направление по радиусу;

2) угол =90⁰, лопатки радиальные и относительная скорость имеет радиальное направление;

3) угол > 90⁰ , лопатки загнуты вперед по ходу вращения и угол стремится к , при котором .

Определим величины слагаемых общего напора для каждого случая.

Рисунок 3.14

Случай 1. Общий напор по формуле Эйлера , т.к. . Динамический напор , т.к. . Следовательно, и статический напор .

Случай 2. Общий напор , т.к. . Динамический напор , т.е. равняется половине общего напора. Следовательно, .

Случай 3. Общий напор , т.к. . Динамический напор . Следовательно, .

По полученным результатам строим график зависимости составляющих общего напора от угла (рисунок 3.15)

Рисунок 3.15

Из графика (рисунок 3.15) видно:

1) с увеличением возрастает напор , при этом при углах > 90⁰ доля динамического напора растет интенсивно, а доля падает и при становится равной нулю;

2) наибольший статический напор имеет место при угле и равен половине всего напора;

3) угол не может быть меньше , так как при величина напора приобретает отрицательное значение , и абсолютная скорость направлена в сторону, обратную вращению колеса, насос переходит в режим работы турбины;

4) предельное значение угла находится из условия .

5) исходя из требований получения максимальной величины доли целесообразно выбрать углы . В этом случае имеет большую долю статического напора и потери энергии на преобразование кинетической энергии потока в энергию давления в отводящих устройствах будут минимальными.

Установлено, что оптимальными пределами отогнутости лопаток назад по ходу вращения рабочего колеса являются .