Движение жидкости в колесе центробежного нагнетателя

Важным элементом лопастных машин является рабочее колесо. В центробежных нагнетателях оно обычно состоит из двух дисков, связанных друг с другом лопатками: одного – сплошного (заднего) и второго – кольцеобразного с отверстием, через которое жидкость поступает в каналы между лопатками. Полное давление жидкости на выходе из колеса равно сумме статического P_S и динамического P_d давления:

, (2.1)

где C – скорость потока на выходе из колеса, м/с.

Рассмотрим элементарную частицу жидкости, оказавшуюся в некоторый момент времени t в точке A пространства между лопатками. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении колеса, частица должна была бы двигаться относительно колеса по радиусу R. Однако, криволинейная форма лопаток обусловливает отклонение траектории движения частицы в межлопаточном пространстве от прямолинейной. Кроме того, в период нахождения в межлопаточном пространстве жидкость участвует и во вращательном движении вместе с колесом. Таким образом, абсолютную скорость (скорость движения потока относительно неподвижного корпуса нагнетателя) С можно представить, как векторную сумму двух скоростей: относительной w (скорость движения относительно колеса) и переносной (окружной) u (скорость движения вместе с колесом). Векторная сумма называется параллелограммом скоростей, которые строятся на входе и выходе из колеса (рис.2.1). Скорость u является касательной к окружности вращения (перпендикулярна к радиусу), скорость w является касательной к лопатке.

Рис.2.1. Построение параллелограмма скоростей

 

Векторы окружной и абсолютной скоростей образуют угол a ; вектор относительной скорости с обратным направлением окружной скорости – угол b. Абсолютную скорость можно разложить на радиальную составляющую, равную C_r = Csinα, и окружную составляющую C_u=Сcosα, которая называется скоростью закручивания.