Характеристики лопастных нагнетателей

Из формулы Эйлера следует, что при неизменных значениях плотности перемещаемой среды и окружных скоростей теоретическое давление становится функцией только скоростей закручивания Cu. С увеличением производительности увеличивается относительная скорость w. Что же касается скорости Cu, то характер ее изменения зависит от угла β2 (рис. 3.1). Следовательно, теоретические давление и мощность также зависят от β2 (рис. 3.2). При β2 < 90О давление уменьшается с ростом производительности, (линия 1), при β2 = 90° остается постоянной величиной (линия 2), при β2 > 90° увеличивается при возрастании производительности (линия 3). Линия мощности для углов β2 90О монотонно возрастает.

При углах β2 < 90°, достигнув максимума при некотором значении L, теоретическая мощность несколько уменьшается, вследствие падения теоретического давления.

 

Рис.3.1.Влияние угла β2 на теоретическое давление центробежных

нагнетателей

 

Так как теоретическое давление нагнетателя при конечном числе лопаток меньше, чем при бесконечном при той же производительности, то и зависимости расположатся несколько ниже, чем это следует из формулы Эйлера. Аналогичный вид имеют характеристики, построенные в координатах . Отношение полного давления РТ к динамическому называется коэффициентом полного давления

. (3.1)

При углах β2 > 90° можно так подобрать профиль лопатки, что C2u станет в 2 раза больше u2. Тогда ψ = 4. И наоборот, при

углах β2 < 90О можно получить случай, когда поток будет выходить в радиальном направлении со скоростью C2. И тогда С2u=0 и ψ = 0. Таким образом теоретические значения коэффициента давления, в зависимости от профиля лопаток, могут лежать (изменяться) в диапазоне от 0 до 4. Фактические значения Ψ существенно меньше 4 и достигают следующих максимальных величин: для вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, 1,4; загнутыми вперед – 2,4; для радиальных лопаток – 1,7.

 

Рис.3.2.Влияние угла β2 на Рт , Nт

Действительное давление отличается от теоретического на величину потерь давления внутри самого нагнетателя ΔРвн, т.е.

 

Р=PТ –ΔРвн. (3.2)

 

Но так как ΔРвн зависит от производительности, то и отклонение P от PТ есть некоторая функция от L, определяемая экспериментально. И в зависимости от потерь давления ΔРвн очертание функции Рd = f(L) может иметь вид сложной кривой с максимумом и минимумом при некоторых значениях L (рис. 3.3) или монотонно падающий (рис. 3.4). Первая характеристика называется седловидной, вторая – падающей.

Рис.3.3.Седловидная характеристика нагнетателя

 

Рис.3.4.Падающая характеристика нагнетателя

Линия статического давления PS – L аналогична линии P – L. Максимальное значение PS будет при меньшей производительности L1, чем максимум полного давления. Линия Pn – L никогда не пересекается с осью абсцисс, так как на выходе из нагнетателя поток всегда имеет кинетическую энергию. Линия динамических давлений Pd – L является квадратичной параболой. Точка пересечения A линий Pn – L и Pd – L определяет максимально возможную производительность нагнетателя LA. Для вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед, линия мощности N-L монотонно растет (рис. 3.3). Для насосов и вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, потребляемая мощность, достигнув максимума при некотором значении L, при дальнейшем увеличении производительности может уменьшиться (рис. 3.4).

Коэффициент полезного действия η в области повышенных потерь энергии на вихреобразования (I – рис. 3.3) растет с увеличением L, достигает максимума в области II (рис. 3.3) и снижается в области повышенных потерь энергий (III – рис. 3.3). Оптимальной для работы нагнетателя считается область, где η≥ 0,9ηmax (рис.3.5).

Рис.3.5.Определение области оптимальной работы нагнетателя