Характеристики нагнетателей

Любой нагнетатель имеет значения n, V, H, Р, η, определяемые от его частоты вращения n. Как правило, устанавливаются зависимости между параметрами в зависимости от расхода: H=f(V); N=φ(V); η=F(V); H_ст= φ(V); η_ст=f(V). Эти соотношения представлены в виде графиков и называются характеристиками нагнетателей. Основной характеристикой является напорная Н =f(V) при переменной n. Получаются характеристики на основании экспериментальных исследований изменением расхода дросселем. Вместе с тем, форму характеристики устанавливают аналитически из уравнения Эйлера, полагая, что поток через рабочее колесо осесимметричен и потери отсутствуют [6].

(а) из треугольников скоростей имеем:

Для выходного сечения с бесконечно тонкими лопастями (в),

тогда (г)

Подставляем (г) в уравнение Эйлера (а) имеем:

(20)

где ;

тогда: (е)

Так как геометрические размеры нагнетателя неизменны, то , обозначим , получим:

(21)

- уравнение прямой, т.е. напорная характеристика представляет собой прямую линию. Построение характеристики нагнетателя Н=F(V) при n= idem производят, меняя расход изменением проходного сечения задвижкой на выходном сечении напорной трубы – дросселем. И такой процесс называют дросселированием. А характеристики – дроссельными кривыми. Для трех типов лопаток β^*<90; β^*=90; β^* >90; (загнутые вперед) характеристики (теоретически) имеют вид: (рис.2)

Рис.2. Теоретические характеристики нагнетателей

Из анализа характеристик оказывается, что при полностью закрытой задвижке (дросселе) нагнетатели с любыми лопатками развивают одинаковый напор, зависящий от диаметра и частоты вращения Н_Т=С-ЕV (а) при V=0.

Для нагнетателя с радиальными лопатками Н_Т = С, т.к. ctgβ₂ =ctg90°=0 напор не меняется и имеет вид прямой, параллельной оси абсцисс (V); лопатки, отогнутые назад, β^* <90-ctg>0 имеют падающий напор - с увеличением V (второе слагаемое положительно). У нагнетателя с β^* >90 ctgβ^*< 0 - второе слагаемое отрицательно (-) и происходит возрастание расхода с увеличением H_T.

Оказывается, что при одном и том же положении дросселя напор больше у нагнетателя с лопатками β^*>90, т.е. чем больше отогнуты лопатки вперед, тем больше Н. И для создания одинакового напора частота вращения меньше у нагнетателя с лопатками, отогнутыми вперед.

Это уравнение используется для расчета требуемой мощности нагнетателя в зависимости от угла β^*. При подаче m кг/с удельная теоретическая работа равна , теоретическая мощность

, (22)

где m - массовый расход.

Рис.3. Действительные характеристики нагнетателей

а – центробежных, б – объемных.

Из графического представления характеристики оказывается, что при изменении угла β^* мощность нагнетателя меняется, причем чем больше β^*, тем больше изменения мощности при дросселировании (рис.3.).

Для нагнетателей объемного типа Н_т определяется противодействием системы, в которую нагнетатель включен, и при неизменной частоте вращения n=idem от напора системы Н_а не зависит.