ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ЛОПАСТЕЙ НА СОЗДАВАЕМЫЙ НАПОР

Из соотношений (9.33) следует

, (9.53)

. (9.54)

Подставим уравнения (9.53) и (9.54) в основное уравнение центробежных насосов (9.49) и преобразуем к виду:

.

Это равенство показывает, что напор насоса создается рабочим колесом в результате работы центробежных сил , преобразования кинетической энергии относительного движения и прироста кинетической энергии абсолютного движения .

Форма лопасти характеризуется углом b₂ между касательной к лопасти на выходе и касательной к наружной окружности рабочего колеса или, что то же самое, между относительной w₂ и окружной U₂ скоростями
(см. рис. 9.16).

Рис. 9.16. Форма лопастей колеса центробежного насоса

По форме лопасти центробежных насосов разделяются на три типа: первый - отогнутые назад, считая по ходу вращения рабочего колеса (рис. 9.16, а), второй - отогнутые вперёд (рис. 9.16, б), третий - заканчивающиеся радиально (рис. 9.16, в). Будем полагать, что число оборотов n, внутренний D₁ и наружный D₂ диаметры рабочих колёс одинаковы и сравнение проведём при одинаковой подаче всех трёх колёс.

Подача насоса определяется соотношением

, (9.55)

где - нормальная к наружной поверхности рабочего колеса составляющая абсолютной скорости C₂ (рис. 9.17); W = 2pD₂b - живая площадь выходного сечения рабочего колеса с бесконечно тонкими лопастями; b - ширина рабочего колеса.

При одинаковых Q_к, D₂ и b должны быть одинаковы и нормальные составляющие абсолютной скорости (см. соотношение (9.55)).

Рис. 9.17. Диаграмма скоростей на выходе рабочего колеса

Из диаграммы скоростей (см. рис. 9.17) следует:

, (9.56)

где окружная скорость U₂ = 2pD₂n - величина одинаковая для всех трёх типов рабочих колёс.

Для рабочего колеса с радиальным входом жидкости уравнение (9.50) можно записать таким образом:

. (9.57)

Для лопастей, загнутых назад (см. рис. 9.16, а), b₂ < 90, ctgb₂ > 0 и

.

Для лопастей, загнутых вперед (см. рис. 9.16, б), b₂ > 90, ctgb₂ < 0 и

.

Для лопастей, заканчивающихся радиально (см. рис. 9.16, в), b₂ = 90, ctgb₂ = 0 и

.

Следовательно, при прочих равных условиях,загнутые вперёд лопасти обеспечат наибольший теоретический напор. При этом будет и наибольшая величина абсолютной скорости на выходе C₂ (рис. 9.16), что определит и наибольшие гидравлические потери в проточной части насоса, а значит, наименьший гидравлический КПД - h_г.

Кроме того, каналы между лопастями, загнутыми вперёд, расширяются к выходу более резко и сильней искривлены, чем каналы между лопастями, загнутыми назад. При движении жидкости по более искривлённым и более резко расширяющимся каналам рабочих колёс гидравлические потери будут увеличиваться, а КПД уменьшаться. Ухудшаются и эксплуатационные качества насоса, режим его работы становится неустойчивым. Поэтому насосы всегда проектируются с лопастями, загнутыми назад по ходу вращения (см. рис. 9.16, а), и это необходимо помнить при установке рабочего колеса после ремонта насоса.