Кинематика потока в рабочем колесе нагнетателя

Конструкция рабочего колеса насоса или вентилятора представляет собой систему лопаток (аэродинамических профилей), заканчивающихся острой кромкой. Профили закреплены между двумя дисками, один из которых насажен на вал, соединенный с валом электродвигателя. При вращении колеса каждая лопатка вследствие циркулярного обтекания, взаимодействуя с потоком, вызывает появление реакции, равной по величине подъемной силе.

Энергия, передаваемая потоку рабочим колесом, определяется значением абсолютных с, относительных w и окружных u скоростей на входе и выходе из межлопастного пространства.

Абсолютная скорость с – это скорость движения потока относительно неподвижного корпуса нагнетателя. Абсолютная скорость равна сумме относительной w и переносной (окружной) u скоростей:

с = w + u (2.13)

Относительная скорость w – это скорость движения потока жидкости относительно вращающегося рабочего колеса насоса. Вектор ее направлен по касательной к лопатке рабочего колеса, т.е. вдоль линии тока.

Вектор окружной скорости u, направлен по касательной к данной точке рабочего колеса радиусом r в сторону вращения, а ее значение определяют по следующему уравнению:

(2.14)

где, r – радиус рабочего колеса;

w₀ – угловая скорость вращения рабочего колеса.

Векторы окружной и абсолютной скоростей образуют угол a, вектор относительной скорости с обратным направлением окружной скорости – угол b.

Выделим сечение между двумя соседними лопатками и рассмотрим течение жидкости в нем (рис 2.3.).

Пусть на входе в рабочее колесо (1) имеются окружная скорость u₁, относительная скорость w₁, и абсолютная скорость с₁. Направление скорости w₁ определяется углом b₁, который называется углом входа. На выходе из рабочего колеса (2) имеем соответственно скорости u₂, w₂, c₂. Направление скорости w₂ определятся углом b₂.

Рисунок 2.3. Кинематика потока в рабочем колесе нагнетателя.

Таким образом, на входе и выходе из рабочего колеса получаем треугольники скоростей (рис 2.4).

Рисунок 2.4. Треугольники скоростей.

Как видно из рисунка 2.4, абсолютную скорость потока можно разложить на радиальную (расходную) составляющую, равную с_r=с_sina окружную составляющую c_u=c_cosa называемую скоростью закручивания.