ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ S e r ia : ENERGETYKA z . 36
_______ 1920 Nr k o l . 281
JERZY GRYCHOWSKI, JERZY ROKITA
K a te d ra Maszyn H y d ra u lic z n y c h i P o w ietrzn y c h WYNIKI BADAŃ WPŁYWU KSZTAŁTU ŁOPATEK KIEROWNICY
DOŚRODKOWEJ NA PARAMETRY PRACY POMPY WIROWEJ ODŚRODKOWEJ
S t r e s z o z e n i e . W p ra c y p rz e d s ta w io n o w y n ik i badań k ie ro w n ic dośrodkow ych z ło p a tk a m i w yg ięty m i o ra z p r o s ty m i. W yniki badań p o z w a la ją n a porów nanie hy
d r a u lic z n y c h cec h obu typów k ie ro w n ic o ra z n a pew
ne u o g ó ln ie n ie wniosków w ram ach przeprow adzonych b a d a ń .
1• W stąp
W K a te d rz e Maszyn H y d ra u lic z n y c h i P o w ie trz n y c h P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j przeprow adzono p ra c e k o n s tr u k c y jn e nad p rzek o n stru o w aniem c z ę ś c i h y d r a u li c z n e j pompy ty p u 0WB-250, w c e l u u - z y s k a n ia zw ięk szo n e j w ysok o ści p o d n o s z e n ia . D otychczasow a wy
so k o ść p o d n o sz e n ia u zy sk iw an a z jednego s t o p n i a AH = 80 m zo
s t a ł a podw yższona do o ko ło AH = 90 m. Pompy ty p u OWB-250 [1]
s ą pompami wirowymi odśrodkow ym i, w ie lo sto p n io w y m i, w u k ła d z ie poziomym, o człon ow ej budow ie k a d łu b a . P a r z y s ta l i c z b a w ir n i
ków, u ło ż o n y c h w dwa z e s p o ły tw o rz ą c e u k ła d odw rócony,pow oduje zrów now ażenie naporów o sio w y ch. Elem entam i odprow adzającym i c ie c z z w irników s ą k ie ro w n ic y ło p atk o w e o w ypływ ie sty czn y m . W ypływ ająca z k ie ro w n ic y odśrodkow ej c i e o z , p rz e p ły w a do d ru g ie g o s t o p n i a przew ałem bezłopatkow ym , a n a s tę p n i e doprow adzo
n a z o s t a j e do n a s tę p n e g o w ir n ik a , z a pomocą k ie ro w n ic y d o śro d kow ej ło p a tk o w e j.
Wymagany w z ro s t w y so k o ści p o d n o s z e n ia u zy sk an o z w ię k s z a ją c ś r e d n ic ę z e w n ę trz n ą w ir n ik a . J e d n o c z e śn ie d l a zach o w an ia k a d łu bów członow ych pompy bez zm ian, zm n iejszo n o w ysokość k ie ro w n i
cy odśrodkow ej i dokonano n i e w i e l k i e j k o r e k ty k s z t a ł t u j e j ło p a te k . W te n sposób u zy sk an o zm ianę param etrów pompy ty p u 0WB-
J erzy Gryohowskl. Jerzy R okita 250 p rz y stosunkow o małyoh n a k ła d a c h Jcosztów . Rów nolegle z do
konanym i zm ianam i, przeprow adzono d o ś w ia d c z e n ia nad wpływem k s z t a ł t u ło p a te k k ie ro w n ic y d ośrodkow ej n a k s z t a ł t c h a r a k te r y s ty k pompy.
2 . K o n s tr u k c ja k ie ro w n ic y dośrodkow ej
W c e l u o k r e ś l e n i a wpływu k s z t a ł t u ło p a te k k ie ro w n ic y d o śro d kowej n a k s z t a ł t o h a r a k te r y s ty k pompy, skonstruow ano k ie ro w n i
c ą dośrodkow ą z ło p a tk a m i p ro s ty m i (prom ieniow ym i).
Ł o p a tk i k ie ro w n lo y dośrodkow ej w ykonuje s i ą zazw yczaj w ygię
t e . K s z t a ł t ty c h ło p a te k s u g e r u je bowiem, źe c ie c z b ę d z ie do
prow adzona do w lo tu n a s tę p n e g o w ir n ik a z m inim alnym i s t r a t a m i . P o n ad to wykonywane c z ę s to l e k k i e p r z e g i ę c ie ło p a te k n a wypły
w ie ( ■ ł i « 5 ° ) , z a p o b ie g a pow staw aniu w stępnego k r ę t u n a d o p ły w ie w ir n ik a .
K lero w n lo a dośrodkow a p o s ia d a ją c a ł o p a t k i prom ieniow e j e s t ł a t w i e j s z a w p ro je k to w a n iu o ra z w ykonaniu.
N ieskom plikow any k s z t a ł t kanałów m iędzyłopatkow ych o ra z s to s u n kowo duże io h p r z e k r o je u ł a t w i a j ą d o k ład n e o c z y s z c z e n ie k an ac łów przepływ ow yoh, a tym samym z m n ie js z e n ie s t r a t p rzep ły w u . P o n ad to w przy padku pomp, w k tó r y c h o d c ią ż e n ie naporów o s i o - wyoh u z y s k u je s i ę s t o s u j ą c sy m etry czn e u k ła d y "odw róćone",kon
s t r u k c j a k ie ro w n lo y dośrodkow ej z ło p a tk a m i promieniowymi po
z w ala n a p e łn ą j e j zam ien n o ść. M ożliwość s to s o w a n ia t e j sam ej k ie ro w n ic y dośrodkow ej w c a ł e j pompie z n a c z n ie o b n iż a k o s z t p ro d u k c j i pompy o ra z z a p o b ie g a pomyłkom w t r a k c i e m ontażu i napraw b ie ź ą c y o h pompy.
Ja k w ynika z pow yższego, k r ó tk ie g o z e s ta w ie n ia wad i z a l e t obu sp o ty k a n y c h ro z w iąz ań k o n s tru k c y jn y c h k ie ro w n ic dośro d k o wych, spraw a wyboru odpow iedniego ro z w ią z a n ia j e s t tr u d n a .B r a k odpow iednich danych d o św iad cza ln y ch w l i t e r a t u r z e n ie u ł a t w i a te g o z a d a n ia .
2 . 1 . K iero w n io a dośrodkow a z ło p a tk a m i w ygiętym i
K o n s tru k c ję b a d a n e j k ie ro w n ic y p rz e d s ta w io n o n a r y s . 1 . K ie
ro w n ic a p o s ia d a z = 10 ł o p a t e k . D la wymaganych param etrów p r a -
Wyniki badań wpływu k s z t a łt u ł o p a t e k . ,.
52
Rys,1,Konstrukcjakieroroioydośrodkowej z łopatkami wygiętymi
c y , k ą t n a c h y le n ia ł o p a t k i n a d o p ły w ie do k ie ro w n ic y d o śro d k o
w ej » 2 8 ° . W artość k ą t a 00^ w yznaczona z o s t a ł a z uw zglę
d n ie n iem s t r a t t a r c i a w p rz e w a lę o ra z nierów nom iernego r o z k ł a du p rę d k o ś c i [2] . Na w ypływ ie ło p a tk a z o s t a ł a p r z e g i ę t a o k ą t
<5= 2 ° . Z ałożono lin io w ą zm ianę w a r to ś c i k ą t a oC ^ ( r y s , 2 ) , Z ap ro jektow an o ł o p a t k i k ie ro w n ic y o zm iennej g ru b o ś c i d l a z a chow ania ła g o d n e j zm iany p rzek ro jó w k a n a łu m ięd zyłopatkow ego.
O dpow iednią w a rto ś ć sk ła d o w e j p rom ieniow ej p rę d k o ś c i przepływ u c ie c z y w yznaczono z w zo ru :
V ---
Ą
---7 7 -
< 1 >? v • V z “ sincć^' g d z i e :
50_________________________________ Jerzy Grychowski, Jerzy R okita
c
r i m /s - sk ład ow a prom ieniow a p r ę d k o ś c i, Q v ? / e - w ydajność pompy,
? v - spraw ność o b ję to ś c io w a ,
Bi m - s z e ro k o ś ć k a n a łu m iędzyłopatkow ego, Di m — ś r e d n i c a ro zp atry w an e g o p u n k tu , z - l i c z b a ło p a t e k ,
s i m - g ru b o ść ł o p a t k i n a d a n e j ś r e d n ic y ,
cc ^ - k ą t n a o h y le n ia ł o p a t k i do k ie ru n k u obwodowego C a łk o w ita w a rto ś ć p rę d k o ś c i przepływ u w y n o si:
o c i " s in c ^
Wyznaczone n a p o d sta w ie powyższyoh wzorów w a r to ś c i p rę d k o ś c i z e sta w io n o w t a b l i c y 2 ,
Wyniki badań wpływu k s z t a łt u ło p a t e k ,. . 61
T a b l ic a 2 R ozkład p r ę d k o ś c i w k ie ro w n ic y z ło p a tk a m i w ygiętym i
Lp. Di OH i B±
° r i c i
1 0 ,6 5 5 28 0 ,0 0 8 1,42 3 ,0 4
2 0 ,6 2 0 35 0,013 1 ,5 5 2,71
3 0 ,5 8 0 43 0 ,0 1 9 1 ,7 6 2 ,5 8
4 0 ,5 4 0 50 0,021 1 ,9 4 5 2 ,5 4
5 0 ,5 0 0 57 0 ,023 2 ,1 9 2 ,6 2
6 0,4 6 0 64 0,022 2 ,4 0 5 2 ,6 9
7 0,4 2 0 71 0,021 2 ,7 6 2 ,9 2
8 0,3 8 0 78 0 ,0 1 8 3 ,0 5 3 ,1 2
9 0,34 0 84 0 ,0 1 5 3 ,4 2 3 ,4 4
10 0,3 0 0 92 0,009 3 ,6 2 3 ,6 2
R ys. 2 . Wykres zm ian p r ę d k o ś c i o ra z k ą t a <X w k ie ro w n ic a c h do*- środkowych
62 J erzy Grychowski. Jerzy R okita
Z a le ż n o ś c i zm iany w a r to ś c i k ą t a oc± o raz w a r to ś c i p rę d k o ś c i p rz e d s ta w io n o n a r y s . 2 .
Z ry su n k u 2 w yn ik a, źe p ręd k o ść s t r u g i początkow o m a le je a n a s tę p n i e z o s t a j e p r z y s p ie s z a n a do p r ę d k o ś c i b l i s k i e j prędko
ś c i dopływu c ie c z y do w ir n ik a . Spadek p rę d k o ś c i j e s t częściow o elim inow any zm ianą g r u b o ś c i ł o p a t k i , k t ó r a w o b sz a rz e m inim al
n ych p r ę d k o ś c i p o s ia d a maksymalną g ru b o ś ć .
2 . 2 . K iero w n ic a dośrodkow a z ło-natkanrl -premie n i owymi
W c e l u z b a d a n ia wpływu k s z t a ł t u ło p a te k , sk o n struo w an o k ie ro w n ic ę dośrodkow ą, k t ó r a r ó ż n i ł a s i ę je d y n ie rodzajem sto so w a
nych ło p a te k od k ie ro w n ic y omawianej p o p rz e d n io . Na rysu n k u 3 p rz e d s ta w io n o k o n s tr u k c ję b a d a n e j k ie ro w n ic y d o śro d k o w ej.
K iero w n ica p o s ia d a z = 8 ło p a te k prom ieniow ych o s t a ł e j g ru b o ś c i . Ł o p a tk i w o b rę b ie wypływu z k ie ro w n ic y s ą ła g o d n ie ś c i e n io n e , aby u n ik n ą ć gw ałtow nej zmiany p r z e k r o ju .
Wyznaczone n a p o d sta w ie wzorów (1) i (2) w a r to ś c i p rę d k o ś c i ze sta w io n o w t a b l i c y 3 .
T a b lic a 3 Rozkład p rę d k o ś c i w k ie ro w n ic y z ło p a tk a m i promieniowymi
Lp. Di s i Cr ± = Ci
1 0 , 6 5 5 90 0 , 0 2 5 1 , 1 5 5
2 0 , 6 2 0 90 0 , 0 2 5 1 , 22
3 0 , 5 8 0 90 0 , 0 2 5 1 , 3 2
4 0 , 5 4 0 90 0 , 0 2 5 1 , 4 8 5
5 0 , 5 0 0 90 0 , 0 2 5 1 , 6 6
6 0 , 4 6 0 90 0 , 0 2 5 1 , 8 5
7 0 , 4 2 0 90 0 , 0 2 5 2 , 1 7
8 0 , 3 8 0 90 0 , 0 2 5 2 , 4 9
9 0 , 3 4 0 90 0 , 0 2 4 2 , 7 7
10 0 , 3 0 0 90 0 , 0 0 4 2,71
64 J erzy Grychowskl. Jerzy R okita
Wykres zmian w a rto ści prędkości w kierow nicy dośrodkowej z łopatkami promieniowymi przedstawiono na r y s . 2 .
K szta łt fu n k c ji c^ » f(D^) obrazuje przebieg prędkości»któ
ra łagodnie w zrasta do w a rto ści maksymalnej,a następn ie zmnlej^- sza s i ę w obszarze wypływu z kierow nicy.
4 . Wnioski
Na r y s . 4 przedstawiono wyniki badań kierow nic dośrodkowych.
Badania z o s ta ły przeprowadzone przy zachowanych pozostałych e - lementach pompy bez zmian, przy l i c z b i e sto p n i pompy i - 6 . Jak wynika z k s z ta łtu charakterystyk przepływu H ■ f ( Q) , d la pompy z kierow nicą dośrodkową posiadająoą ło p a tk i proste,odpow iednie w ysokości podnoszenia są wyższe przy t e j samej wydajnośći.Róż
n ic a w ysokości podnoszenia wynosi około 1 $ ,wzrost ten może byó więc spowodowany również przez n iew ielk ą zmianę lic z b y obrotów s i l n i k a napędzającego pompę. W związku z powyższym obserwować
R y s. 4 . C h a r a k te r y s ty k i d o św ia d c z a ln e pompy z badanymi k i e r o w nicam i dośrodkowymi
Wyniki badań wpływu k s z t a łt u ło p a t e k ,« . 65
ny w z ro s t w y so k o ści p o d n o s z e n ia n i e może być p o d staw ą do oce
ny d z i a ł a n i a k ie ro w n ic dośrodkowych«
Oceny d z i a ł a n i a k ie ro w n ic dośrodkow ych można dokonać n a pod
s ta w ie k s z t a ł t u c h a r a k te r y s ty k pompy« Jak w ynika z k s z t a ł t u f u n k c j i pm f ( Q ) , k ie ro w n ic a dośrodkow a z ło p a tk a m i w ygiętym i p o z w o liła u zy sk ać w ię k s z ą spraw ność (o o k o ło 1,5% )«Ponadto moż
n a zauważyć p r z e s u n ię c ie pun ktu m aksym alnej sp ra w n o śc i w s t r o nę w ięk szy ch w y d a jn o ś c i. Z jaw isk o t o można w ytłum aczyć tym , źe w pływ ająca do k ie ro w n ic y d o śro d k ow ej c i e c z p o s ia d a pewną s k ł a dową p r ę d k o ś c i w k ie ru n k u obwodowym, a odpow iednie w y g ię c ie ł o p a te k k ie ro w n ic y dośro d k o w ej u ł a t w i a ła g o d n ą zm ianę k ie ru n k u p rz e p ły w a ją c e j c i e c z y .
W przy padku ło p a te k p rom ieniow ych, n a s tę p u j e b a r d z i e j gwał
tow na zm iana k ie ru n k u p r z e p ły w a ją c e j c ie c z y « W ynikające s tą d s t r a t y przepływ u w z r a s t a j ą w m ia rę w z ro s tu w y d ajn o ści« T ak ie tłu m a c z e n ie p o tw ie rd z a ró w n ie ż f a k t , źe krzyw a sp ra w n o śc i pom
py z k ie ro w n ic ą odśrodkow ą z ło p a tk a m i w ygiętym i j e s t b a r d z i e j p ła s k a . Można w ięc s t w i e r d z i ć , że pod względem h y d rau liczn y m b a r d z i e j k o r z y s tn e j e s t s to s o w a n ie k ie ro w n io dośrodkowych z ł o p atk am i w y g ięty m i.
Jed n ak stosunkow o n ie d u ż y w z ro st sp ra w n o śc i w przypadku k ie ro w n ic y z ło p a tk a m i w y g ięty m i, może spowodować, źe w n i e k tó r y c h p rz y p ad k a ch może s t a ć s i ę n ie o p ła c a ln e sto so w a n ie ty c h k ie r o w n ic . J a k ju ż wspomniano p o p rz e d n io k ie ro w n ic a dośrodkow a z ło p a tk a m i p ro s ty m i j e s t ł a t w i e j s z a do w ykonania o ra z u m o ż li
w ia d o k ła d n ie js z e o c z y s z c z e n ie kanałów przepływ ow y ch ,a tym sa<- mym u z y s k a n ie w z ro s tu sp raw n o ści« P on adto je d n a i t a sama k i e ro w n ic a z ło p a tk a m i p ro s ty m i, może być zasto so w an a w u k ła d a c h
"odw róconych" równoważących n a p o ry o sio w e , co z m n ie js z a k o s z ty p r o d u k c ji i e lim in u je b łę d y m ontażowe.
N ale ż y z a z n a c z y ć , źe powyższe w n io s k i wyprowadzono n a pod
s ta w ie badań k ie ro w n ic dośrodkow ych sk o n struo w an y ch d l a kon
k r e tn y c h param etrów p ra c y pompy. U o g ó ln ie n ie ty c h wniosków wy
m agałoby r o z s z e r z e n ie z a k re s u przeprow adzonych b ad ań .
66_______________________ Jerzy Gryohowski. J erzy R okita
LITERATURA
[1] ZARZYCKI M. - O s ią g n ię c ia k rajo w e w k o n s t r u k c j i i budowie pomp o d w ad n iający ch k o p a ln ie w ę g la , Z e sz y ty Naukowe P o li
t e c h n i k i Ś l ą s k i e j " E n e rg e ty k a " , Z e s z y t 27 , G liw ic e 1967/68«
[2] TROSKOLAirSKI A .T . - Pompy w irow e, Wyd« 2 , WNT W arszawa, 1969.
PEŁyJIŁTATH kCCJffiflOBAHkil BJIHHHEH 4>OPI£i JIOTi ACTEM UEHTPOCTPEi&iTEJIbHGil HAnPABJIłffiUEH HA IUPALiETPU UEHTPOBEKHOrO HACCCA
P e s s i e
B p a d c T e n p e j c T a B J i e H O p e 3 y J t h T a T u z c c j i e s o B a H H ł i u e H T p o c T p e M H - T e JI B HUX H a n p a B J IH B U lK X C BU r H y TU UH i a T a K X e C npHMUMH J i O n a C T f l M H » P e 3 y J i b T a T u n c c ; i e , n o B a H n i i n o s B O J i H n T n p o n e c T n c p a s He s u e r n j t p a B J i n — q e c m n e p T o 6 o h x t h i i o b H a n p a B J i a n m i u c , a i a K * e o 6 o < 5 i h h t b b u b o ^ u b p a u K a x n p o B o s z M u x n c c j i e s o B a H n i i .
RESULTS OP INVESTIGATIONS CONCERNING THE INFLUENCE OP THE SHAPE OP THE GUIDE RING VANES ON THE PARAMETERS OP A CENTRIFUGAL ROTODYNAMIC PUMP
S u m m a r y
#
I n t h i s p a p e r t h e r e a r e r e p r e s e n te d t h e r e s u l t s o f i n v e s t i g a t io n s c o n c e rn in g c e n t r i p e t a l g u id e r i n g s w ith b o th cu rv ed and s t r a i g h t v a n e s . The r e s u l t s o f th e s e i n v e s t i g a t i q n s make i t p o s s i b l e t o cam pare th e h y d r a u lio c h a r a c t e r i s t i c s o f b o th ty p es of g u id e r i n g s and t o g e n e r a l i z e th e c o n c lu s io n s w ith i n th e p erform ed i n v e s t i g a t i o n s .
