Аэродинамика осевых вентиляторов - Брусиловский И.В.
Скачать (прямая ссылка):
18
1IH-. 1.7. Зависимость кинсматп-•н'ского коэффициента вязкости пшдуха от температуры
I'по, 1.8. Схема ламинарного (а), турбулентного (б) пограничного глпн н зависимость коэффициента «tміротивления Cf от числа Re и шероховатости поверхности (о); О — глпдкая поверхность
1O* 10s
WOoCf
105I 5 1061 5 1Q1I 5 1Q8I 510s 2 5 Re
6)
Jl а мин арный слой характеризуется слоистым течением, турбулентный — беспорядочным движением частиц .в нем (см. рис. 1.8). I Ipи ламинарном слое коэффициент сопротивления для профиля лопатки обычно меньше, чем при турбулентном, в котором обмен шерп [ей по его толщине происходит более интенсивно. На лопатках вентилятора при достаточно больших числах Re (см. гл. 5) обычно по всей их длине имеет место турбулентный слой.
Основные потери давления в вентиляторе связаны с обтеканием но лопаточных венцов. В рабочем колесе сосредоточены наибольшие MoTCJ)Ii, поэтому в выражение для Re введены хорда лопатки Ь и г роди им 'или входная скорость ее обтекания w. Таким образом, определяемое число Re имеет еще то преимущество, что дает "возможность более правильно сравнивать между собой характеристики вентиляторов разных аэродинамических схем, имеющих, например, одинаковые диаметры и окружные скорости, по существенно разные скорости обтекания лопаток w, а также разные хорды Ь.
Числа Rc модели и натуры или двух геометрических подобных натурных вентиляторов, могут отличаться на порядок и более, так что .соблюсти равенство чисел Re для них практически никогда не удается. Однако опытомустановлепо. что при числе jfojxbfibnieM некоторой величТшы Rea,"^ero влияние на[аэродинамическую харак-чтїрисгйк^у^таїювТітся ТГезначительным. Чисто Re., зависит от типа аэ^ГОт^и-н^мичесТши схемы вентилятора и многих других факторов (см. гл. 5).
Потери давления, связанные с трением, при прочих равных условиях зависят еще от состояния поверхности — от ее шероховатости. Поэтому геометрическое подобие должно включать также и подобие по шероховатости: относительная высота бугорков шероховатости А/6 должна быть одинакова, Д — высота бугорков шероховатости (измеряется специальным профилографом), Ь — характерный линейный размер: для лопаток — хорда, для цилиндрических поверхностей (корпус, втулка) —
19
радиус. Чем больше величина А/6 (см. рис. 1.8), тем меньше число Rea, начиная с. которого его увеличение перестает влиять на величину коэффициента сопротивления, и, наоборот, чем поверхность более гладкая, тем больше такое число Rea. Если поверхность (лопаток, корпуса, втулок, диффузора) выполнена со значительной относительной шероховатостью, то, кроме того, что коэффициент сопротивления будет велик, увеличение числа Re, например за счет перехода к большему размеру или большей окружной скорости при сохранении той же величины А/6, не приведет к уменьшению коэффициента сопротивления, а следовательно, и к увеличению КПД вентилятора (вентиляторной установки). Если же у натурного вентилятора будет еще и большая относительная шероховатость, чем у модели (чем у вентилятора меньшего типоразмера), то может произойти даже уменьшение КПД, несмотря на большее число Re.
Опытами с крыльями, трубами, пластинками установлено, что при турбулентном пограничном слое зависимость коэффициента сопротивления с/ от числа Rc и AIb хорошо описывается графиком, представленным па рис. 1.8.
Если, например, у модели ReM = З- 1СД а у натуры Ren = 2« 10е, то при о/А = = K)3, как видно из рис.'1.8, нельзя ожидать уменьшении коэффициента сопротивления, а при б/А — 10'1 можно. Так, при хорде лопатки bn = 500 мм в первом случае Д = 500-10""а = 0,5 мм, а во втором случае — А = 500-КГ* = 0,05 мм.
Влияние числа Re на характеристику вентилятора рассмотрено в разд. 5,2«
Коэффициент осевой скорости. Средняя осевая скорость потока са в вентиляторе определяется через его производительность Q и площадь сечения проточной части F(I —v2), где F = лОУ4 (1.7). Из (1.7) її (1.10) следует, что QiFu — фа (1 —va). Безразмерная величина
Ф = Qi Fu (1.11)
называется коэффициентом производительности вентилятора. С другой стороны,
Ф - Фа (1 -V2). (1.1Г)
Коэффициент осевой скорости фа, так же, как и коэффициент производительности ф, определяет режим работы вентилятора, т. е. кинематику потока; силы, действующие на лопатку; давление, создаваемое вентилятором. Для осевых вентиляторов на режиме максимального КПД характерны значения фа =0,12 ... 0,6. У каждого вентилятора величина ф изменяется от нуля при полном перекрытии сети, на которую работает вентилятор, до максимальной величины при полном давлении вентилятора, равном нулю. Величина фшах обычно не превышает 0,6.
Пpjjjpавішх ц)а или ф у двух геоме'ічлічески подобных вептиля-TOp6j?^ijijjaj<o1^ и для^двух сходсіьеїшьіх точеІГ
ip5[j^TO4HiJXjia^
Это отпошенііе, как и їїЩт^р^г^ішгтр^ІАОжет быть получено из уравнений движения или с помощью теории размерностей и носит название кртттерііяЗмера. При равных значениях Re и ф у двух reo метр и чеслоГгТоТі^їіьіхТзентіїл яторов постоянство отношения р/р«2 выполняется автоматически. ?&&$ *
