Лопаточный отвод.

В основу расчета положены допущения, что жидкость невязкая, а поток плоский, осесимметричный и движется свободно по инерции. Диаметр входа в спиральные каналы отвода . Ширина (аналогично спиральному отводу). Стенка спирального канала (см. рис.16) представляет собой цилиндрическую поверхность, образующая которой параллельна оси рабочего колеса. Стенка отвода для обеспечения минимума потерь должна быть по форме такой же, как и линия тока свободного осесимметричного потока, вышедшего израбочего колеса. Дифференциальное уравнение линии тока жидкости находится из условия, что перемещения частицы жидкости и по координатным осям пропорциональны соответственно радиальной и окружной составляющим абсолютной скорости этой частицы жидкости:

, где

- угол наклона линии тока в спиральной части канала.

Подставим в это уравнение значения и :

(найдено из уравнения )и

(получено из уравнения непрерывности), где - коэффициент стеснения; - высота входного стеснения в диффузор; - толщина входной кромки лопасти отвода.

В результате подстановки получим:

Таким образом, угол будет постоянным при движении жидкости по спиральной части отвода. Уравнение линии тока жидкости, вышедшей из рабочего колеса, составляется следующим образом.

Разделяем переменные в дифференциальном уравнении:

; ;

Интегрируя в пределах при радиусе до значения при радиусе .

Найдем линию тока:

; , то есть ;

Таким образом, линия тока имеет вид ,согласно этому выражению и следует выполнять стенку спирального отвода:

, где

- радиус точки C спирального канала, определяемый по уравнению .

Рис. 16 Построение лопаточного отвода.

Центральный угол спиральной части каналов находится как:

, где

- число каналов отвода направляющего аппарата.

Определим из условия, что .

Приближенное значение может быть найдено из спрямленного треугольника :

;

тогда:

;

;

;

Диффузор направляющего аппарата канального типа служит для уменьшения скорости жидкости и для частичного преобразования кинетической энергии в потенциальную энергию давления. Диффузоры выполняются с прямой осью и осью, изогнутой внутрь отвода. Применение изогнутых диффузоров позволяет уменьшить наружный диаметр отвода (то есть поперечный габарит машины). Но диффузор с изогнутой осью менее экономичен, чем прямоосный диффузор, так как в нем наступает отрыв пограничного слоя при меньших углах раскрытия и при меньших отношениях площадей поперечных сечений диффузора. Диффузоры выполняются прямоугольного сечения и с раскрытием стенок в одной или в двух плоскостях. При раскрытии диффузора в двух плоскостях усложняется механическая обработка отводов. Высоту входного сечения диффузора найдем из треугольника :

;где

- толщина языка (обычно = 3-7 мм).

Число лопастей отвода канального типа обычно 3-8 (не долж­но быть кратным или равным числу лопастей рабочего колеса). По рекомендациям А. А. Ломакина следует выбирать такое число ло­пастей, чтобы входное сечение диффузора было близко к квадра­ту, что обеспечивает минимальные гидравлические потери;

;

Соотношение длины диффузора к высоте входного сечения должно быть в пределе 3-4. Угол конусности диффузора при раскрытии в одной плоскости принимается 10-12°, а при раскрытии в двух плоскостях - 6-8°. Наиболее эффективно процесс преобразования энергии происходит в диффузорах с прямой осью при угле раскрытия 10-12°. Скорость жидкости в диффузорах уменьшается в 2-8 раз.

Дата добавления: 2015-08-20