Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162

Экспериментальные данные по турбулентности потока в гидротрансформаторах отсутствуют, поэтому рекомендуемые С. Ф. Врублевской зависимости по влиянию степени турбулентности на коэффициенты потерь в решетках не могут быть использованы при расчете гидротрансформаторов. В то же время есть основание предполагать, что в проточной части гидротрансформатора поток турбулизирован (особенно на оптимальном режиме) так же, как и в проточной части многоступенчатой турбины или компрессора.

Поскольку расчеты многоступенчатых турбин проводятся на основе результатов продувок пакетов профилей в аэродинамиче-

2,0 1,0

W 2,0 3,0 4,01 5,0 6,0 lORelO


8 10 Е%

Рис. 18. Влияние степени турбулент-Рис. 17. Влияние числа Re на про- нести на профильные (кривые 1, 2) фильные потери: и концевые (кривые 3, 4, 5) потери

/ - в активных решетках; 2 - в реак- Д"" Реактивных (кривые 2, 5) и актив-тивных решетках ных (кривые 1, 3, 4) решеток

ской трубе, где степень турбулентности составляет 1,5-2% без введения каких-либо поправочных коэффициентов, то и при расчетах гидротрансформаторов (до проведения специальных исследований) также можно не вводить какие-либо поправки к коэффициентам потерь.

Важно отметить, что в турбомашинах степень турбулентности гораздо больше и достигает 20-30%. При этом, как указывают некоторые авторы, коэффициент потерь может увеличиться (в 1,5 и даже 2 раза). Наибольшее увеличение коэффициентов потерь наблюдается на тонких, мало изогнутых реактивных профилях. Возрастание степени турбулентности меньше сказывается на величине коэффициентов потерь активных,, сильно изогнутых, т. е. хуже обтекаемых и имеющих большие коэффициенты потерь, профилях.

Переход от характеристик решеток, полученных для сжимаемых рабочих тел (воздуха, пара, газа), к характеристикам решеток для практически несжимаемых сред (воды, масла) связан с введением поправки на число Маха, равное отношению относительной скорости на профиле к скорости звука.




На основании результатов многочисленных экспериментов, проведенных различными авторами с решетками, можно утверждать, что коэффициенты потерь не зависят от числа Маха при числах М<0,3-0,4.

В осевой ступени с цилиндрическими лопатками неравномерность поля скоростей обусловлена вихревым движением за кромкой, вторичными течениями у концов лопаток предыдущей решетки и изменением относительного шага по высоте лопаток.

Имеющиеся сведения по влиянию веерности и высоты на потери в кольцевых решетках i[52] свидетельствуют о том, что при

встречающихся в гидротрансформаторах значениях --- <0,1

поправкой на веерность можно пренебречь (здесь h - размах лопатки, Dcp - средний диаметр размещения лопаток).

Неравномерность поля скоростей, обусловленная пограничным слоем на торцовых поверхностях, может в отдельных случаях влиять на экономичность решетки.

Зная действительный характер неравномерности потока по размаху лопасти и определив коэффициенты профильных потерь по отдельным сечениям, можно расссчитать суммарные потери напора на профиле. Погрешность такого расчета связана лишь с неточностью в определении концевых и вторичных потерь, с чем приходится согласиться, тем более что основная доля потерь в решетке приходится на профильные потери.

Возможность расчета потерь по средней струйке обусловлена, таким образом, возможностью расчета пространственного потока и профилированием лопасти в соответствии с действительным законом изменения скорости по ее размаху.

Имеющиеся многочисленные теоретические и экспериментальные работы по исследованию потока в гидротрансформаторе позволяют считать такую задачу выполненной и профилировать лопасть таким образом, чтобы избежать резких отличий в условиях обтекания ее отдельных участков.

Изменение угла натекания и появление углов атаки учитывается в теории решеток не введением новой категории потерь - потерь на удар, а соответствующим изменением коэффициентов профильных и концевых потерь. Теоретический расчет профильных потерь при переменных углах входа затруднен, так как на структуру потока в решетке при переменных углах входа Pi влияет большое число геометрических и режимных параметров;

Рис. 19. Зависимость общего коэффициента потерь в модельном насосном колесе от угла входа



относительный шаг, форма и толщина входной кромки, степень конфузорности канала, число Re и др. Приведенные в атласах зависимости коэффициентов потерь от углов натекания построены в достаточно широком интервале.

На основании обработки экспериментальных данных построены графики, по которым можно ориентировочно определить увеличение профильных и концевых потерь при изменении угла входа pi (рис. 19).

§ 5. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ РЕШЕТКИ НА ПОТЕРИ В НИХ

Рассмотрим теперь влияние некоторых геометрических параметров на потери в решетке.

Полученные при продувке плоских пакетов профилей расчетные и экспериментальные характеристики относятся к аэродинамически гладким поверхностям.

Для характеристики состояния поверхностей лопаток вводится относительная шероховатость = -у-, где кш - абсолютная

шероховатость в мм.

Ориентировочные значения абсолютной шероховатости поверхностей лопаток приведены в табл. 5.

Профильные и суммарные потери в решетках возрастают с увеличением относительно шероховатости кш-

В зависимости от шероховатости лопаток может меняться характер течения. При малых скоростях бугорки шероховатости погружены в ламинарный подслой и поверхность лопатки можно считать гладкой. Такой режим сохраняется до тех пор, пока

1е= <100. Когда бугорки шероховатости выходят за пределы ламинарного подслоя, наступает резкое увеличение коэффициента потерь, который при дальнейшем увеличении скорости не зависит от числа Re. Наступает режим автомодельности по числу Re. Сопротивление трения для этих режимов зависит от величины относительной шероховатости кш- Если бугорки шероховатости имеют почти такой же размер, что и толщина ламинарного подслоя, то имеют место переходные режимы.

Имеющиеся опытные данные недостаточны для разработки надежного метода расчета пр с учетом шероховатости. Влияние шероховатости можно видеть из формулы

/ Ь \ "1

шер гл

шер

Показатель степени т, как показывают исследования, равен 0,25-0,3.

Изменение толщины выходной кромки профиля решетки приводит к изменению величины потерь и, в частности, кромочных.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162