andrionov@gmx.de
jetboat.pro motor-bolotokhod.ru

насос ВД

Re: насос ВД

Сообщение Маламут » 28 авг 2021, 16:27

Мы задали скорость потока перед РК 0.9 от скорости катера Vo и получили два диаметра:
196 мм (54 км/ч) и 162 мм (80 км/ч)

Если 196 мм выглядят вполне привычно, то гидриковские 162 мм выглядят как-то неубедительно для лодки в 1 тонну. Что не так?

На швартовых у нас нет никакого входящего скоростного напора, а есть только 10 метров атмосферного давления. Давление гарантированной кавитации 0.4 метра. Плюс нужно сделать запас на потери в приемной трубе и запас для лопастной системы РК. Ну, пусть еще 1.6 метра. Считаем, что в запасе у нас осталось 8 метров.
Если перевести эти 8 метров статического напора в динамический напор (формулу приводил выше), то получим скорость потока перед РК 12.5 м/с или 45 км/ч.

Расход Q на швартовых хоть и отличается от расхода на расчетном режиме, но отличается не сильно. Теперь представим себе любимый тест водометчиков – газ в пол. Что произойдет? У РК рассчитанного на 54 км/ч перед РК будет скорость потока 54*0.9 = 48.6 км/ч, может меньше. Но сравнимо с расчетным кавитационным запасом, -8 метров относительно атмосферного давления, примерно. Может, квакнет немного, а может и не квакнет.

Что произойдет с РК 162 мм, рассчитанного на 80 км/ч при "тапке на все бабки" на катере в 1 тонну, думаю, что догадаетесь сами. Можете видосы с доминатором поглядеть.

Что-же делать? Выхода 2: либо приучить себя придерживать тапочку, или переступить через дедовские заветы и снизить скорость перед РК, сделать подвод воды диффузорным. Пиндосы, кстати, идут вторым путем.

Зададим в нашем примере для варианта #2 скорость перед РК 0.65 от Vo.

11.jpg
11.jpg (38.19 KIB) Просмотров: 2421


Получили вполне себе нормальные 191 мм.
А что у нас стало с коэфф. поджатия? 1.5/0.65 = 2.3. О ужос!!!

Теперь вопрос ко всем ценителям творчества господина Бернулли и всем прочим желающим:
Какое давление перед РК вар. #2 будет на скорости 80 км/ч. + или -?
Алексей Кузьмин
Аватар пользователя
Маламут
 
Сообщений: 68
Зарегистрирован: 24 мар 2018, 21:34
Откуда: Нижний Новгород

Re: насос ВД

Сообщение ANP » 28 авг 2021, 17:03

Про какие центробежные улитки вы говорите? Там их подавно нет. На подвесных стоят осе-диагональные импеллеры, еще покручее некоторых)))
Литье металлов на заказ. Прототипы и серийные. ЧПУ обработка и изготовление прессформ. +79877522115
Аватар пользователя
ANP
 
Сообщений: 1490
Зарегистрирован: 26 янв 2010, 20:25
Откуда: Нижний Новгород

Re: насос ВД

Сообщение stalker » 29 авг 2021, 09:51

ANP писал(а):Про какие центробежные улитки вы говорите? Там их подавно нет. На подвесных стоят осе-диагональные импеллеры, еще покручее некоторых)))



Покруче некоторых . .. сомнения терзают насчет , покруче.
stalker
 
Сообщений: 964
Зарегистрирован: 29 мар 2018, 08:04

Re: насос ВД

Сообщение ANP » 29 авг 2021, 11:40

Дима, твоими фразеологизмами пользуюсь. Заметил?)))
Литье металлов на заказ. Прототипы и серийные. ЧПУ обработка и изготовление прессформ. +79877522115
Аватар пользователя
ANP
 
Сообщений: 1490
Зарегистрирован: 26 янв 2010, 20:25
Откуда: Нижний Новгород

Re: насос ВД

Сообщение ANP » 29 авг 2021, 18:59

Маламут писал(а):Теперь вопрос ко всем ценителям творчества господина Бернулли и всем прочим желающим:
Какое давление перед РК вар. #2 будет на скорости 80 км/ч. + или -?

Леша, я на телефоне, мне трудно смотреть графики. По моим догадкам давление там не изменится, а изменится скорость перед РК до максимально приближенной к набегающему потоку Vo.
Литье металлов на заказ. Прототипы и серийные. ЧПУ обработка и изготовление прессформ. +79877522115
Аватар пользователя
ANP
 
Сообщений: 1490
Зарегистрирован: 26 янв 2010, 20:25
Откуда: Нижний Новгород

Re: насос ВД

Сообщение Маламут » 30 авг 2021, 12:29

Прежде, чем перейти дальше, уже непосредственно к лопастной системе РК, уделим еще немного внимания размерам РК на входе.

В предыдущем примере мы задали диаметр ступицы на входе 0.2 D. Такой размер соответствует конической ступице. А что будет, если мы хотим попробовать применить чисто осевое РК. Зададим относительный диаметр ступицы на входе и выходе 0.35 внешнего диаметра.

Посмотрим теперь, какой диаметр РК должен быть, чтобы выполнялось условие относительной скорости на входе в РК 0.9 от Vo для варианта #1 и 0.65 для варианта #2

12.jpg
12.jpg (37.3 KIB) Просмотров: 2139


Получились уже совсем неприличные 242 и 235 мм. Оставлю пока эти цифры без комментариев, просто запомним их.
Алексей Кузьмин
Аватар пользователя
Маламут
 
Сообщений: 68
Зарегистрирован: 24 мар 2018, 21:34
Откуда: Нижний Новгород

Re: насос ВД

Сообщение Маламут » 30 авг 2021, 15:54

Переходим к самому интересному – к лопастной системе РК. Посмотрим, как связаны между собой и как друг на друга влияют:
- размеры ступицы
- углы установки лопастей
-обороты и крутящий момент

Надо договориться о терминах. Я буду рассматривать РК в виде решетки профилей, как это принято в насосостроении.
Разрежем РК соосным цилиндром (по умолчанию примем диаметр цилиндра равным диаметру РК) и развернем на плоскость. Получим решетку профилей.

13.jpg


Несмотря на телесность реальных профилей, мы будем говорить о средней линии профиля, то есть линии проходящей по центрам вписанных в профиль окружностей.

Прямая линия, соединяющая начало и конец осевой линии – это хорда профиля. Угол между хордой профиля и осью решетки (betaуст) – это угол установки профиля. Еще 2 важных угла:
-угол между касательной к средней линии профиля и осью решетки на входе (beta1) и на выходе (beta2)

Про треугольники скоростей и главное уравнение насоса в этот раз говорить не буду (это есть на картинке ниже), отмечу лишь следующее:
Дополнительная энергия (напор) в РК может быть придана потоку только за счет его поворота. У РК, развивающего хоть какой напор, угол входа должен быть меньше угла выхода. Упрощенно, можно предположить, что угол выхода потока будет совпадать с осевой линией профиля на выходе beta2. Логично предположить, что минимальные потери будут в том случае, когда и на входящей кромке угол beta1 совпадает с набегающим потоком. Или, как говорят насосники, входная кромка установлена "по потоку".

Самое время вспомнить маркировку РК в углах на вх/вых кромках. Можно сказать, что первый угол определяет расход Q, а второй напор H
Еще можно порассуждать о "конструктивно заложенной кавитации лопастей не равного шага"

14.jpg
14.jpg (39.13 KIB) Просмотров: 2110


u – переносная скорость (линейная скорость вращения)
w – относительная скорость (скорость потока относительно неподвижных лопастных каналов)
с – абсолютная скорость потока
скорости с индексом a – проекции скоростей на осевое направление
скорости с индексом u – проекции скоростей на переносное направление

Итак, угол лопасти на входе должен быть меньше угла на выходе. Величина закрутки потока будет тем больше, чем больший напор надо развить и чем меньше переносная (окружная) скорость U. Переносную скорость u можно записать, как:
U = пи*D*RPM/60
Алексей Кузьмин
Аватар пользователя
Маламут
 
Сообщений: 68
Зарегистрирован: 24 мар 2018, 21:34
Откуда: Нижний Новгород

Re: насос ВД

Сообщение Маламут » 30 авг 2021, 17:35

Поскольку, шаговое отношение многим привычнее, свяжем угол установки профиля с ним:

h/(пи*d) = tg(betaуст)
h/d = пи*tg(betaуст)

Есть ключевая формула Прандтля, увязывающая кпд лопастной системы с углом установки профиля. Я ее приводил раньше, но не лишне и повторить

15.jpg
15.jpg (7.08 KIB) Просмотров: 2093

16.jpg
16.jpg (59.79 KIB) Просмотров: 2093


Для МЮ = 0.04 график выглядит следующим образом

17.jpg
17.jpg (72.38 KIB) Просмотров: 2093


Максимум кпд приходится на угол установки 43-44 градуса. Супер-пупер РК должно иметь такой угол на среднем диаметре. Тем не менее, при высоком качестве профиля оптимальные углы установки профилей находятся достаточно в широком диапазоне. Например, в диапазоне от 23 до 65 градусов кпд РК может оставаться более 0.9. За пределами этого диапазона начнется резкое снижение кпд РК

Примем 23 градуса, как минимальное значение угла установки на внешнем диаметре. И пересчитаем в шаговое отношение:

h/d = пи * tg(23) = 1.33
Алексей Кузьмин
Аватар пользователя
Маламут
 
Сообщений: 68
Зарегистрирован: 24 мар 2018, 21:34
Откуда: Нижний Новгород

Re: насос ВД

Сообщение Маламут » 31 авг 2021, 13:15

Итак, по заданным упору и скорости мы рассчитали расход Q и напор насоса H. Напомню, что насосная мощность определяется, как:
Nнас = rho*g*Q*Н
А мощность двигателя связана с крутящим моментом и оборотами следующим выражением:
Nдвиг = пи*Мкр*RPM/30

Задача – согласовать насос с двигателем

Если теперь мы зададим следующие параметры:
-скорость потока на входе в РК (определяет кавитационную устойчивость)
-угол установки лопастей (определяет кпд РК)
-относительные диаметры ступицы на входе и выходе
То мы сможем рассчитать:
-диаметр РК (через расход и скорость на входе)
-обороты двигателя и потребный крутящий момент
-углы установки лопасти на входе и выходе. Разница между этими углами покажет угол поворота потока в решетке профилей.

Для начала, попробуем посчитать для чисто осевого РК. Зададим ступичное отношение 0.35 для входа и выхода. Остальные параметры оставим, как в предыдущих примерах

18.jpg
18.jpg (56.84 KIB) Просмотров: 1955


Получили для 200 кгс и 54 км/ч – 242 мм диаметр РК, 2792 об/мин с крутящим моментом 223 Нм
для 300 кгс и 80 км/ч – 235 мм диаметр РК, 3310 об/мин с крутящим моментом 418 Нм
Видим очень большие колеса и низкооборотные моторы с высокими крутящими моментами.

Посмотрим, как можно эту ситуацию изменить. Для наглядности, оставим в стороне пока 300 кгс и 80 км/ч и будем задавать 2 варианта для одной скорости и упора
Первый способ что-то изменить – уменьшить диаметр РК. Попробуем задать большую скорость перед РК - 1.1 от Vo для варианта #2. Для варианта #1 оставим 0.9

19.jpg
19.jpg (56.5 KIB) Просмотров: 1955


Видим, что диаметр РК уменьшился до 219 мм, обороты выросли до 3656, крутящий момент снизился до 170. Что и логично. Расход Q неизменен, подняли скорость потока перед РК – уменьшилась площадь и диаметр, шаг не изменился, для прокачки того же расхода - надо крутить быстрее.

Второй способ, самый любимый у водометчиков - уменьшить шаг. Зададим угол установки 16 градусов. Это соответствует шаговому отношению 0.9

20.jpg
20.jpg (58.89 KIB) Просмотров: 1955


Все ожидаемо. Диаметр РК не изменился, обороты выросли до 3919, крутящий момент снизился до 159
Алексей Кузьмин
Аватар пользователя
Маламут
 
Сообщений: 68
Зарегистрирован: 24 мар 2018, 21:34
Откуда: Нижний Новгород

Re: насос ВД

Сообщение Маламут » 31 авг 2021, 17:23

Теперь попробуем поиграться со ступицей. Уменьшим ее диаметр на входе и увеличим на выходе. Зададим на входе ступичное отношение 0.2 и на выходе 0.6 и сравним с чисто осевым вариантом

21.jpg
21.jpg (57.54 KIB) Просмотров: 1919


-Диаметр РК уменьшился до 196 мм
-Обороты выросли до 4151 об/мин
-Крутящий момент снизился до 150 Нм

Что же произошло? Уменьшили диаметр ступицы на входе, а, так как, расход и скорость потока не менялись, то произошло уменьшение диаметра РК. На выходе, наоборот, увеличили диаметр ступицы – площадь сечения уменьшилась. Как следствие, происходит уменьшение диффузорности межлопастных каналов, уменьшается статический напор и увеличивается скоростной напор. Иными словами, происходит размен статического напора, свойственного осевым насосам, на скоростной напор. В связи с ростом осевой скорости на выходе увеличивается угол на выходной кромке beta2. Это позволяет либо перейти к большим углам установки профиля betaуст (к большему шагу), либо, оставив шаг прежним, увеличить обороты РК
С увеличением оборотов угол на входящей кромке beta1, наоборот, с ростом оборотов будет уменьшаться, чтобы остаться "по потоку". А это приводит к тому, что лопасть оседиагонального РК требует большего, по сравнению с осевыми РК, угла поворота потока в профиле.

Сравним для трех наших примеров разницу между выходящими и входящими углами:
- исходное осевое колесо - 4.6 градуса
-увеличение скорости перед РК – 3.2 градуса
-уменьшение шага – 1.6 градуса
-расширяющаяся ступица – 11.2 градуса

Ну и для полноты картины посмотрим коническую ступицу для 300 кгс и 80 км/ч

22.jpg
22.jpg (56.19 KIB) Просмотров: 1919


Было/стало:
-Диаметр РК -235/191 мм
-Обороты – 3310/4820 об/мин
-Крутящий момент – 418/287 Нм

Бензинка 3 литра V6
Алексей Кузьмин
Аватар пользователя
Маламут
 
Сообщений: 68
Зарегистрирован: 24 мар 2018, 21:34
Откуда: Нижний Новгород

Пред.След.

Вернуться в Водометное оборудование

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 12


cron