Badania struktury przepływu za kierownicą wstępną dmuchawy promieniowej

Janusz WALCZAK Tadeusz i>ViTUdZEWSKI

Henryk PRZYBYLSKI. ; : : . . .

Instytut Techniki.Cieplnej 1 Silników Spalinowych Politechniki PozńańsjeWj;.

BADASIA STRUKTURY .PRŹEHHWU ZA KlńKOWiilCĄ.’¿STEFKA, DtlUCHAWY FROMIBNIOWSJ.

Streszczenie: Do regulacji wentylatohów i dmuchaw promieniowych częs- ' to stosuje się stojanowy wieniec znastawialnyai łopatkami - kierowni­

cy wstąpią. Sprąwność regulacji tą uetodą jest. dość wysoka, jednak po­

szukuje sie dalej sposobów jej .podwyższenia; Punktem wyjścia do głęb­

szych analiz może być znajomość struktury przepływu za kierowfiicą oraz . przed wlotem na łopatki koła wirnikowego. W. niniejszym artykule pre­

zentuje się wyniki badań struktury strumienia — rozkładów prędkości, kątów strumienia Oraz . ciśnień - za kierownicą wstępną, składającą się z .siedmiu prostych, profilowanych łopatek. .. •. •

."!• w sten

Regulacja wentylatorów i dńuchaw. promieniowych ,za pomocą n&stawiąłnyęh łopatek stojadowego wieńca łopatkowego - kierownicy wstępnej - należy ¿0 najbardziej rozpowszechnionych a zarazem prostych teęimęlogiezhie. Spraw­

ność regulacji tą metodą jest dość wysoka. Istniejp jednak,.naszym.zda­

niem, szansa, podwyższenia tej sprawności.

Z . przeglądu literatury [i ł: 9] wynika, że w .zasadzie nie aa metod dobo ru kierownicy wstępnej dla danego typu wentylatora czy dmuchawy. Ż uprer.z czonych, jednowymiarowych analiz, wyhlkają jedynie pewne Ogólne wskazdnią co do wyboru-typu i konstrukcji kierownicy. Głębsze wnioski epzna.jedynie uzyskać ze znajomości struktury przepływu Za kierownicą i.przed koles wir

nikowyon ‘ . ■

Poza możliwościami zmniejszenia strat w kierownicy i kanale wlotowym /między kierownicą i kołem wirnikowym/,- zasadniczą, poprawę .-.sprawności re­

gulacji, upatrujemy w .zmniejszeniu strat; w kole wirnikowym.: To zr.citejrze- nie strat uzyskać można po|>rzez taki dobór rozkładu zawirowania /rozkła­

dów prędkości 1 kąta spływu strumienia z kierownicy wzdłuż wysokości ło­

patki/, aby rozkład kątów natarcia wzdłuż krawędzi wlotowej łopatek,wirni ka był najkorzystniejszy. Obecnie tego zagadnienia przy doborze kierowni­

cy ńie bierze się pod uwagę.. Podjęte badania [u] mają na celu wypełnie­

nie tej. luki w metodzie doboru kierownicy wstępnej dla określonego typu koła wirnikowego, wentylatora czy .dmuchawy, promieniowe j.

2, Vvnl-::' sadau .traktory’ przepływu za kierownicą- wstępni '

.Przed:,ic-tefc -badań

[to]

Kierownica składa się z siedmiu profilowanych i niewichrowanych łopatek, Z B S Z Y g y NAUKOWE P O Ł IT C jgT IK I Ś L I S K I E J

S e r ia : S n e rg e ty k a z . 91

- / - n 1985 Sr kol. 856

150 J. Walczak, T. Matuszewski, H. Przybylski

Rys. 1. Schemat stanowiska do badania struktury przepływu za kierownicą wstępną

Rys. 2. Rozkład prędkości w R y s, 3. Rozkład prędkości wypad- rurociągu przed kierownicą korej za kierownicą wzdłuż pro­

mienia

Badania 3 trale tury przepływu.« 151

Rys. 5. Rozkład składowej obwodo­

wej prędkości za kierownicą wzdłuż promienia

Rys. 6. Rozkład składowej osio­

wej prędkości za kierownicą wzdłuż promienia

p,a>

[&]

85600 85400 85200 85000 T

i £

— ~°rx 1

1 / L

r-H 1 1

/ p

1

1 /

>v, t

\ r/

Ć

,

f i L x °

20 40 60 80 100r[mm]435 Rys. 7. Rozkład ciśnień statycznych i całkowitych za kierownicą wzdłuż

promienia

bez piasty w osi;kierownicy.- Ssbęa^t ; stoiska badawczego pokazano1 na rys.1 , Badania te nie" były. pełne,; op do struktury'przepływu, ponieważ•• ogran iczo-- ne były do aondowania v»dłuż dwdcb prońtopadiycb średnic, bez sondowania - :po pbdziitłce palisady. Sondowanie prowadzono -w odległości ZOO ma za osią

obrotu łopatek kierownicy. Zmierzono również rozkład prędkości przed kie­

rownicą •* rys.1 . Do pomiaru prędkości ! kierunku przepływu użyto trćjotwo- rowej sondy chorągiewkowoj, Ciśnienia statyczne mierzono sondą hakową oraz na. ściance rurociągu. '

Na rys. 3 i 7 przedstawiono rozkłady kątów, prędkości i ciśnień wzdłuż promienia rurociągu przy odchyleniu łopatek kierownicy od położenia zero­

wego o kąt 3»** r0 ' /licząc od klesunku osiowego/. W osi kierownicy gdzie strumień, ze względu na t o .,. źe łopatki nie .dochodzą do osi oraz małą cię-:

ciwę. łopatek, nie Jest zawirowany, a kąty przepływu schodzą prawie do.-ze- ra - rys.^. Pozą obszarem w pobliżu osi rozkłady kątów są dość dobrze wy­

równane, Rozkład składowej- obwodowej prędkości w części zewnętrznej w ob­

szarze r * 100 - 135 mm, Jest zbliżony do zasady stałego krętu - r c « const, Rozkład ten nie wynika z odpowiedniego zwichrowania łopatek kie- równicy a spowodowany Jest napływem strumienia na kierownicę,z rozkładem prędkości podanym na rys,.2. Dla ’promieni r <100 mm rozkład cu odbiega ,od.

zasady stałego krętu. Wstępna analiza napływu na łopatki wirnika wnetyla- . tora wskazuje, Że zawirowanie powinno być zbliżone do r c <• 'oonst, aby

uzyskać wyrównane kąty natarcia na krawędź wlotową łopatek. Warunku tego nie spełnia kierownica z łopatkami prostymi /niewichrowariymi/ w obszarze dla r <100 mm. Natomiast w części zewnętrznej strumienia /r > 100 mm/ wa­

runek ten może być spełniony, to znaczy, przechodząc do przekroju wloto­

wego wirnika, w pobliżu tarczy przykrywającej kąty natarcia na krawędź łopatki mogą być wyrównane,

2 rys, 5 nożna również zauważyć, ż e > pobliżu osi zawirowanie strumienia zbliżone Jest do wirowania ciała stałego - cu/r * const. Przedstawione rozkłady prędkości i ciśnień całkowitych za kierownicą, z łopatkami pros­

tymi i bez piasty w ósl, są bardzo zróżnicowane, zwłaszcza w pobliżu osi, co musi znaleźć odbicie w stratach wywołanych kierownicą, a także w stra­

tach koła.wirnikowego.

152 J. «blczaic, jt Katuazewski, H . Przybylski

[lj Bondarenko G.A, ZAnieJew G.-H, - Ob ekoaoaicnosti roboty, stupieni cen- trobieżncgo nagnętat#lJa*rozlicr*yKi lipami wchoćrycb regulirujuliich apparatow. EnergoaosinostraeniJe, iy32, nr 2.

[2} Den G.H., Sołowiew ’rf.G. - Ńiekotoryje rezultaty issledowanij -protocz- nych castiej CKK s wchodnymi regaliruJuSiini .apparatsni - Energomasi- nostroenije 1971, nr 7.

^3] Den G.H. - kechąnika po.tóka w centrobieżnych kompressiBrach. - Lenin­

grad, KaliiłostroeniJe . Leningradskoje Ctdie lenie 1973.

[i] Gur.din B.L. Strukcura potoka na- wchodie w koleco centrobie¿nogo kto- pressora w otiiositelnya dwiżer.i. Energosaalinostroenije 19-64, nr 1 0 . [s] Jako«2enko w.A. - Reguiirowanie centrpbieznogo wentiljatora koniceskim

Badania struktury: przepłyWn». 153 naprawljajuŚSin! apparatom, ihiergomął^ńostroenije, 1984, nr fi.

[6] Kuczewski Sty - Wentylatory» Wydawnictwo Naukowo-Techniczne. ¥arszawa

1978. ’ ' .v - ’

[7] Sołoinachowa T.S. * Cemtrobie.żnye wehtiljatory® Moskwa, Kasinostroeni—

- je, 1975. ^ .. "

[8j Tuliszka S. - Sprężarki 9 dmuchawy i wentylatory. Wydawnictwo Naukowo- Techniczne. Warszawa 1976» . .

[93 Wszelaczyński A. - Eksploatacja sprężarek promieniowych, Państwowe Wy­

dawnictwo Techniczne. •Warszawa 1960» •'

[1

rowaniem wstępnym w układzie regulacji jednostopiiłowych drpuchaw. promie­

niowych. Praca dyplomowa. Poznań 1981« .

[ll3 Tuliszka E.> Walczak J., L.Cichoń i inni - Analiza stanu badań i roz­

wiązań konstrukcyjnych kierownicy wstępnej » ustalenie koncepcji roz­

wiązania zagadnienia oraz zakres prac badawczych i teoretycznych. Opra­

cowanie w ramach PR-8-5.10.08i03. Politechniką Poznańska, 1985,

Recenzentj Prof. dr hab. Int. Tadeusz Ghmielniak

Wpłynęło do redakcji maj 1985 r.

HCilfeiTAKłlB CTpyKOWKi TiHJEHKil 3A BIOJI.HHM PEryjliCW JOijDf AIliIAPATO.M UEHTK)EE3KH02 B03jiyX0,i7BKH

* P 0 S El M C

A z a perykHpOBassnt Beatłuw ropoB a «eHipodemma; Bos*yxoAyBPK upRMehrsjt- 't a c io cyxocioiłH uił »esou c HacipoeKHUMH zonaciKMH — bsoahhm perysapywasni ann apaioM . KoodutzuzeHi n oae saoro AekcTaz* peryjwpoBaHssa sikm ueTOAOM sb a ji- e i c a cpaBHaTezbBo bmcokhm, oabsko , b AaabHeftoeM pa3HCKKEax>?cit cnoeodu ero noBHaeHKz. TohkoZ bhxoza z Gozee rzyGoKouy anamsay scoare? G hts BHanze c?pyx sypu TeBeHza 3a peryjiapysnin« annapaioM , a taKze nepeA bzoaom aa aonac?H A onaciH oro ^Koaeea.

B Radosne« CTaibe npeacTaBJtenu pe3yabTatu »cnuTa»»« CTpyxTypu Tepera*

— oacnpeAeaeHHR ckopociH, yrzos noToxa, a tojcks Aa»,ieaafl — aa b x o a h u m pery zapyiomstH annapatOM, c o c t o z^uim Z3 ceiin npociŁOc npdH.iHpoBa.HKWx zonacte«.

154 J. Walczak, T. Matuszewaki, H. Przybylekl

INVESTIGATIONS OP RADIAL BLOWER PLOW STRUCTURE BEYOND THE GUIDE VANES

S u m m a r y

Centrifugal fans and radial blowers are often regulated by a stator blade ring with adjusted blades - inlet guide vanes. The regulation effi­

ciency in this method iB guide high, nevertleles, new ways of increasing the regulation efficiency are searched for. Knowledge on flow structure beyond the guide vanes and ahead of vane impeller inlet is a starting point for further analysis. This paper presents results of .investigations carried on flow structure i.e. velocity distribution, angles of flow and pressure beyond the guide vanes consisting of seven straight profiled blades.