Осевые гидромашины

Российский  государственный университет нефти  и газа

им. И.М. Губкина 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

По дисциплине: гидромашины

На тему: Осевые гидромашины 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:_________

_________________  
 

Проверил_________

_________________

_________________ 
 
 
 
 
 
 

Москва

2010

    К наиболее распространенным лопастным  гидродвигателям относятся радиально-осевые и осевые гидротурбины. Радиально-осевая гидротурбина принципиально не отличается по конструкции от центробежного насоса. Направление движения жидкости в ней и направление вращения колеса противоположны движению в центробежном насосе. Радиально-осевая турбина и центробежный насос являются обратимыми машинами и могут работать как в турбинном, так и в насосном режимах.

    Рассмотрим  подробнее механизм передачи энергии в лопастной гидромашине. При обтекании потоком крылового профиля (например, крыла самолета) на его верхней и нижней поверхностях образуется перепад давления и следовательно, возникает сила Р, которая называется подъемной силой.

    Аналогично  этому возникает подъемная сила на лопатках рабочего колеса лопастной гидромашины при движении их в жидкости. У лопастного насоса направление момента подъемных сил противоположно направлению вращения рабочего колеса. Преодолевая этот момент при вращении, колесо совершает работу. Для этого к колесу от двигателя подводится энергия, которая, согласно закону сохранения энергии передается жидкости и увеличивает ее удельную энергию.

    В дальнейшем удельная энергия жидкости частично превращается в тепло из-за трения между слоями жидкости в насосе и, следовательно, теряется частично остается в форме механической удельной энергии, составляя полезный напор насоса. Насос конструируют так чтобы потери энергии быта возможно малыми.

    У лопастного двигателя (гидротурбины) направление момента  подъемных сил совпадает с направлением вращения колеса. Воздействуя на лопатки жидкость вращает рабочее колесо, передавая ему энергию.

    Лопастные насосы бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми. Одноступенчатые насосы имеют одно рабочее колесо, многоступенчатые насосы - несколько последовательно соединенных рабочих колес, закрепленных на одном валу. У одноступенчатых насосов консольного типа рабочее колесо закреплено на конце (консоли) вала. Вал не проходит через область всасывания что позволяет применить простейшую форму подвода в виде прямоосного конфузора.

    Насос двустороннего входа имеет раздваивающийся  спиральный подвод. Жидкость входит в  рабочее колесо с двух сторон двумя потоками. В рабочем колесе эти потоки соединяются и выходят в общий отвод .

    Одноступенчатые насосы сообщают жидкости ограниченный напор. Для повышения напора применяют многоступенчатые насосы, в которых жидкость проходит последовательно через несколько рабочих колес, закрепленных на одной валу. При этом пропорционально числу колес увеличивается напор насоса.

    Осевые  насосы представляют собой вертикальную конструкцию, с выходным патрубком, направляющим аппаратом и отводным коленом, в котором располагается на вертикальном валу (основном) рабочее колесо.

    Рабочее колесо осевого насоса похоже на гребной  винт корабля. Оно состоит из втулки 1, на которой закреплено несколько лопастей 2, представляющих собой удобообтекаемое изогнутое крыло с закрученной передней, набегающей на поток, кромкой. При перемещении профиля лопасти, вызываемого вращением рабочего колеса, в жидкости, за счет изменения скорости её течения вдоль нижней и верхней поверхности профиля, давление над профилем должно повыситься, а под профилем - понизиться. Благодаря этому создается напор насоса. Основная масса потока в пределах колеса движется в осевом направлении, что и определило название насоса. Механизм передачи энергии от рабочего колеса жидкости тот же, что и у центробежного насоса. Отводом насоса служит осевой направляющий аппарат 3, с помощью которого устраняется закрутка жидкости и кинетическая энергия ее преобразуется в энергию давления.  

    Промежуточный вал, соединенный с ведущим электродвигателем  и находящийся вне корпуса  насоса, подсоединяется к основному  валу.

    Осевые  насосы применяют при больших  подачах и малых напорах.

    В осевом насосе жидкость движется по цилиндрическим поверхностям, соосным с валом насоса. Следовательно, радиусы, на которых жидкость входит в колесо и выходит из него, одинаковы. 

    Различают осевые насосы двух типов:

    ОВ - осевой вертикальный насос с жестко закрепленными лопастями рабочего колеса (называемые также пропеллерными) - осевое положение;

    ОПВ - осевой вертикальный насос с приводом (ручным, электрическим, электрогидравлическим) поворота лопастей рабочего колеса. 

    Насосы  обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми. 
 

    Для рассмотрения работы осевых машин пользуются теорией решетки профилей.

    Рассекая  колесо цилиндрической поверхностью радиуса  r и развертывая эту поверхность с сечениями лопастей, получаем плоскую решетку профилей осевой машины.

    Основные  величины, характеризующие геометрию  решетки, следущие: t – шаг лопастей, равный расстоянию между сходственными точками сечений лопасти; b – длина хорды сечения лопасти; В – ширина решетки (размер, параллельный оси вращения); β_у – угол установки лопасти (угол между хордой лопасти и осью решетки). 
 

    Характеристика  осевого насоса.

             Напор максимален при подаче  Q=0. При малых подачах кривая Н=F(Q) круто падает вниз, имея характерный перегиб в точке А. в отличие от центробежных насосов, мощность осевых насосов понижается при увеличении подачи и имеет наибольшее значение при подаче, равной нулю.   Резкое возрастание напора и мощности осевого насоса при малых подачах обусловлено тем, что при нерасчетных подачах напор, сообщаемый колесом жидкости на разных радиусах, различен. Вследствие этого при малых подачах на части колеса возникает обратное движение жидкости из отвода в рабочее колесо. Многократное прохождение жидкости через колесо приводит к дополнительной передаче ей энергии от лопастей. Однако этот процесс сопровождается увеличенными гидравлическими потерями.

             В осевом насосе можно расширить  диапазон рабочих подач и напоров,  в котором насос работает экономично, применив поворотные лопасти.  С изменением угла установки лопасти характеристика насоса сильно изменяется при незначительном снижении оптимального КПД. 

              При диаметрах рабочего колеса  от 295 до 1850 мм насосы типов ОВ  и ОПВ имеют рабочие параметры  в следующих диапазонах: 

          Частота вращения, об/мин …………………………………..960-210

          Подача, м³/ч ………………………………………………4450-54700

          Напор, м ……………………………………………………..1,9-20,9

          Мощность, кВт ……………………………………………44-3000

          КПД, % ……………………………………………………….81-86 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы. 

1. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы.
2. Большая советская энциклопедия (электронный справочник).
3. web-ресурсы http://www.agrovodcom.ru/info_lopast.php