Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин
Исследованы статистические данные о геометрических параметрах профилей лопастей капсульных гидротурбин при напорах от 5 до 22 м. Получены зависимости параметров от напора. Результаты позволяют определять геометрические параметры лопастей на конкретно заданный напор на первом этапе проектирования лоп...
Saved in:
| Published in: | Проблемы машиностроения |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141811 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин / Л.О. Шелудяков, А.Е. Сушко // Проблемы машиностроения. — 2010. — Т. 13, № 3. — С. 18-24. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-141811 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Шелудяков, Л.О. Сушко, А.Е. 2018-09-13T18:34:27Z 2018-09-13T18:34:27Z 2010 Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин / Л.О. Шелудяков, А.Е. Сушко // Проблемы машиностроения. — 2010. — Т. 13, № 3. — С. 18-24. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0131-2928 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141811 66.015.23 Исследованы статистические данные о геометрических параметрах профилей лопастей капсульных гидротурбин при напорах от 5 до 22 м. Получены зависимости параметров от напора. Результаты позволяют определять геометрические параметры лопастей на конкретно заданный напор на первом этапе проектирования лопасти. Досліджено статистичні дані щодо геометричних параметрів профілів лопатей капсульних гідротурбін при напорах від 5 до 22 м. Отримано залежності параметрів від напору. Результати дозволяють визначати геометричні параметри лопатей на конкретно заданий напір на першому етапі проектування лопаті. Statistical data on the geometric parameters of profiles of water wheel blades in axial flow hydraulic bulb turbines designed for heads of 5 to 22 m have been treated. The parameters vs. head dependences have been obtained. This allows defining the geometric parameters of hydraulic bulb turbine blades for a preset head value. ru Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України Проблемы машиностроения Энергетическое машиностроение Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин Systimatization of geometrical parameters of profiles of water wheel blades in axial flow hydraulic bulb turbines Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин |
| spellingShingle |
Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин Шелудяков, Л.О. Сушко, А.Е. Энергетическое машиностроение |
| title_short |
Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин |
| title_full |
Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин |
| title_fullStr |
Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин |
| title_full_unstemmed |
Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин |
| title_sort |
систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин |
| author |
Шелудяков, Л.О. Сушко, А.Е. |
| author_facet |
Шелудяков, Л.О. Сушко, А.Е. |
| topic |
Энергетическое машиностроение |
| topic_facet |
Энергетическое машиностроение |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблемы машиностроения |
| publisher |
Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Systimatization of geometrical parameters of profiles of water wheel blades in axial flow hydraulic bulb turbines |
| description |
Исследованы статистические данные о геометрических параметрах профилей лопастей капсульных гидротурбин при напорах от 5 до 22 м. Получены зависимости параметров от напора. Результаты позволяют определять геометрические параметры лопастей на конкретно заданный напор на первом этапе проектирования лопасти.
Досліджено статистичні дані щодо геометричних параметрів профілів лопатей капсульних гідротурбін при напорах від 5 до 22 м. Отримано залежності параметрів від напору. Результати дозволяють визначати геометричні параметри лопатей на конкретно заданий напір на першому етапі проектування лопаті.
Statistical data on the geometric parameters of profiles of water wheel blades in axial flow hydraulic bulb turbines designed for heads of 5 to 22 m have been treated. The parameters vs. head dependences have been obtained. This allows defining the geometric parameters of hydraulic bulb turbine blades for a preset head value.
|
| issn |
0131-2928 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141811 |
| citation_txt |
Систематизация геометрических параметров профилей лопастей рабочих колес горизонтальных капсульных гидротурбин / Л.О. Шелудяков, А.Е. Сушко // Проблемы машиностроения. — 2010. — Т. 13, № 3. — С. 18-24. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT šeludâkovlo sistematizaciâgeometričeskihparametrovprofileilopasteirabočihkolesgorizontalʹnyhkapsulʹnyhgidroturbin AT suškoae sistematizaciâgeometričeskihparametrovprofileilopasteirabočihkolesgorizontalʹnyhkapsulʹnyhgidroturbin AT šeludâkovlo systimatizationofgeometricalparametersofprofilesofwaterwheelbladesinaxialflowhydraulicbulbturbines AT suškoae systimatizationofgeometricalparametersofprofilesofwaterwheelbladesinaxialflowhydraulicbulbturbines |
| first_indexed |
2025-11-25T14:34:49Z |
| last_indexed |
2025-11-25T14:34:49Z |
| _version_ |
1850514836933312512 |
| fulltext |
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2010, Т. 13, № 3 18
УДК 66.015.23
Л. О. Шелудяков
А. Е. Сушко, канд. техн. наук
Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины
(г. Харьков, E-mail: kravchenko@ipmach.kharkov.ua)
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ПРОФИЛЕЙ ЛОПАСТЕЙ РАБОЧИХ КОЛЕС
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КАПСУЛЬНЫХ ГИДРОТУРБИН
Исследованы статистические данные о геометрических параметрах профилей лопа-
стей капсульных гидротурбин при напорах от 5 до 22 м. Получены зависимости пара-
метров от напора. Результаты позволяют определять геометрические параметры ло-
пастей на конкретно заданный напор на первом этапе проектирования лопасти.
Досліджено статистичні дані щодо геометричних параметрів профілів лопатей капсу-
льних гідротурбін при напорах від 5 до 22 м. Отримано залежності параметрів від на-
пору. Результати дозволяють визначати геометричні параметри лопатей на конкрет-
но заданий напір на першому етапі проектування лопаті.
Горизонтальные гидротурбины применяются сравнительно недавно, поэтому но-
менклатура их рабочих колес (РК) ограничена.
В работе [1] опубликованы некоторые экспериментальные исследования РК гори-
зонтальных гидротурбин. Скелетные линии профилей лопастей РК – дуги окружностей. В
работе [1] в качестве скелетных линий профилей лопастей ряда РК предполагаются квадра-
тичные параболы, что с достаточной степенью достоверности подтверждается результатами
сравнения форм скелетных линий с расчетными формами, полученными по уравнениям
квадратичных парабол.
Для оценки зависимостей энергокавитационных качеств, приведенных оборотов РК,
расхода воды горизонтальных гидротурбин от густоты периферийных решеток профилей
лопастей и напора использованы универсальные характеристики моделей РК, исследован-
ных на кавитационном стенде в проточной части горизонтальной гидротурбины. Геометри-
ческие параметры модели гидротурбины следующие: диаметр РК 250 мм; генераторная кап-
сула диаметром 0,91D1 расположена со стороны напорной части; прямоосная коническая
отсасывающая труба длиной 4,5D1; конический направляющий аппарат (НА) имеет 16 про-
странственных лопаток высотой 0,42D1, обеспечивающих полное его закрытие; камера РК
полусферическая с диаметром горловины 0,973D1; втулки РК сферические с втулочным от-
ношением 0,30/0,35; количество лопастей 4. На другом энергокавитационном стенде иссле-
дованы РК диаметром D1 = 289 мм с такими геометрическими параметрами проточной час-
ти: прямоосная отсасывающая труба имеет длину 4,5D1 с прямоугольным сечением на выхо-
де размером 1,67D1×2D1 ; конический НА имеет 24 лопатки высотой 0.4D1, угол наклона ко-
торых с осью гидротурбины 65°; статор имеет 8 колонн, установленных под углом к оси
гидротурбины; камера РК полусферическая с диаметром горловины 0,973D1; втулки РК сфе-
рические с втулочным отношением 0,30/0,35; количество лопастей 4. Некоторые РК имели 5
лопастей. В этой проточной части испытаны также РК, исследованные на стенде, указанном
выше.
В табл. 1 приведены оптимальные обороты n'1опт и расход воды Q'1опт, оптимальные
углы установки лопастей, расчетные и оптимальные экспериментальные углы установки
периферийных решеток профилей лопастей, а также оптимальные величины ηmопт, σmопт РК
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2010, Т. 13, № 3 19
гидротурбин, испытанных на стендах, в зависимости от густоты периферийных решеток
профилей 1b .
Таблица 1. Зависимость энергокавитационных качеств гидротурбин,
оборотов РК и расхода воды от густоты периферийных решеток профилей
H, м 1b n'1опт,
об/мин
Q'1опт,
л/с
ηmопт,
% σmопт
ϕопт,
град
βe1,
град
βe1
при ϕопт
D1 ,
мм
10–12 0,600 175,0 1550 86,5 1,50 –0,9 13,9 13,0 250
174,0 1720 88,0 1,22 +3,2 13,9 17,1 289 10–12 0,622 173,0 1680 88,5 1,30 +3,0 16,9 250
15 0,650 170,0 1510 89,0 0,87 +1,6 13,9 15,5 289
15–16,5 0,700 159,0 1490 89,5 0,85 +2,6 13,9 16,5 289
162,5 1585 89,0 0,81 –2,7 17,2 14,5 289 18 0,755 158,0 1760 87,5 1,17 +1,9 19,1 250
18 0,755 157,0 1730 87,5 1,17 +0,9 17,2 18,1 250
20 0,778 149,0 1470 87,0 0,68 –1,2 13,9 12,7 289
По данным таблицы построены графические зависимости энергокавитационных ка-
честв гидротурбин, оборотов РК и расхода воды от густоты периферийных решеток профи-
лей (рис. 1).
Как видно из рисунка, оптимальный коэффициент кавитации σопт гидротурбин с уве-
личением густоты периферийной решетки профилей уменьшается.
Оптимальный КПД гидротурбин c увеличе-
нием густоты периферийной решетки профилей до
0,725 увеличивается, а затем уменьшается. За базо-
вые КПД, через которые проведена кривая зависи-
мости )( 1опт bm ϕ=η , взяты КПД гидротурбины диа-
метром D1 = 289 мм. Различно повлияла на КПД
форма проточной части гидротурбины. Этим под-
тверждается необходимость максимального согла-
сования формы лопастей РК с формой проточной
части гидротурбины, формирующей поток перед
лопастями РК и реализующей его кинетическую
энергию и энергию давления за лопастями на входе
в отсасывающую трубу, а также в отсасывающей
трубе.
На рисунке приведены две зависимости оп-
тимального расхода от густоты периферийной ре-
шетки профилей. Наличие двух зависимостей рас-
хода от густоты периферийной решетки профилей
объясняется различными углами перекрутки лопа-
стей. При одинаковой густоте периферийных реше-
ток профилей больше расход у РК, угол перекрутки
лопастей которых больше.
У вертикальных гидротурбин с увеличением
перекрутки лопастей оптимум универсальной ха-
рактеристики смещается в зону повышенных расхо-
дов, оптимальные обороты несколько уменьшаются,
характеристики кавитационных и энергетических
качеств в оптимуме ухудшаются.
Как видно из рассмотренных зависимостей
Рис. 1. Зависимость оптимальных
коэффициентов кавитации, КПД,
оборотов РК и расхода воды
горизонтальных гидротурбин от
густоты периферийных решеток
профилей лопастей
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2010, Т. 13, № 3 20
σmопт, ηmопт, Q'1опт, указанной закономерности подчиняются и
РК горизонтальных гидротурбин, перекрутка лопастей кото-
рых различна.
Обе зависимости расхода воды от густоты перифе-
рийной решетки профилей имеют одинаковую закономер-
ность: с увеличением 1b до 0,745 оптимальный расход Q'1опт
уменьшается, с дальнейшим увеличением 1b до 0,800 опти-
мальный расход незначительно возрастает.
Имеем две зависимости оптимальных оборотов от
густоты периферийной решетки профилей. Одна зависимость
оборотов РК от густоты периферийных решеток профилей
расположена ниже другой, т.е. при одинаковой густоте пери-
ферийной решетки профилей оптимальные обороты, полу-
ченные по этой зависимости, меньше, чем по первой. Объяс-
няется это большими углами перекрутки лопастей РК.
Как видно из рис. 1, в интервале густоты периферий-
ной решетки профилей от 0,70 до 0,75 имеем максимальную
величину КПД, равную 89,5%. Оптимальный коэффициент
кавитации при этом 0,70, оптимальный расход и обороты в
указанном диапазоне изменения густоты периферийной ре-
шетки профилей практически постоянны и минимальны.
Следует отметить, что такой характер изменения
n'1опт, ηmопт, Q'1опт в зависимости от густоты периферийной
решетки профилей с явно выраженными зонами максимума и
минимума их функций отличается от аналогичных зависи-
мостей для вертикальных гидротурбин [2].
Представленные на рис. 2 графики зависимостей оп-
тимальных коэффициентов кавитации, КПД, оборотов и расхода РК гидротурбин от напора
получены на основании табл. 1.
Характер изменения оптимальных коэффициента кавитации, оборотов и расхода от
напора горизонтальных и вертикальных гидро-
турбин аналогичен. Исключение составляет
характер изменения оптимального КПД РК
гидротурбины от напора. У зависимости
ηmопт = f(H) имеются максимальные величины в
диапазоне напоров от 15 до 18 м, в то время как
у РК вертикальной гидротурбины с увеличени-
ем напора КПД уменьшается.
Как видно из рис. 1, максимальному
КПД соответствует густота периферийной ре-
шетки профилей от 0,70 до 0,75, а на рис. 2 –
напор от 15 до 18 м.
Рассмотрим графические зависимости
геометрических параметров профилей и реше-
ток от напора, пользуясь обозначениями рис. 3,
где приняты следующие обозначения: b – хорда
профиля; θ1 – угол между хордой профиля и
касательной к скелетной линии в точке входа
С; dm – максимальная толщина профиля; xdm –
координата максимальной толщины профиля;
fm – максимальный прогиб профиля; xfm – коор-
Рис. 2. Зависимость
оптимальных
коэффициентов кавитации,
КПД, оборотов РК и расхода
воды горизонтальных
гидротурбин от напора
Рис. 3. Геометрические параметры
решетки и профиля, скелетная линия
которого дуга окружности
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2010, Т. 13, № 3 21
дината максимального прогиба профиля; ρ – радиус кривизны скелетной линии; W – ско-
рость натекания потока; βe – угол установки профиля; βn1 – угол натекания потока; –αk1 –
отрицательный угол атаки между βn1 и W .
В табл. 2 приведены численные зависимости густоты решеток профилей лопастей
РК гидротурбин от напора H для различных расчетных диаметров )(id цилиндрических се-
чений при расчетном угле установки, который, как правило, больше или меньше оптималь-
ного (корректировка густоты решеток профилей в связи с различными величинами расчет-
ного и оптимального углов установки лопастей не проводилась).
Для расчета густоты решеток профилей в цилиндрических сечениях лопастей при
заданном напоре графические зависимости )()( Hfb i = при const=d (d(i) – диаметр, в мет-
рах) приведены в табл. 2.
Зависимости )()( Hfb i = при const)( =id получены из графических зависимостей
)( )()( ii db ϕ= при H = const рассматриваемых РК.
Таблица 2. Зависимость густоты решеток профилей лопастей РК
гидротурбин от напора для различных расчетных диаметров
b(i)
Н, м d(i) = 0,978 d(i) = 0,870 d(i) = 0,761 d(i) = 0,652 d(i) = 0,543 d(i) = 0,435 d(i) = 0,326
5,0 0,584 0,635 0,679 0,739 0,817 0,915 1,023
7,5 0,607 0,638 0,693 0,752 0,831 0,928 1,036
10,0 0,621 0,662 0,707 0,766 0,845 0,942 1,049
12,0 0,626 0,673 0,718 0,777 0,856 0,954 1,070
15,0 0,651 0,691 0,738 0,803 0,890 1,002 1,131
17,5 0,716 0,760 0,816 0,891 0,986 1,117 1,247
20,0 0,771 0,825 0,891 0,981 1,093 1,243 1,398
22,0 0,825 0879 0,958 1,061 1,192 1,365 1,539
Оптимальные углы установки профилей периферийных решеток лопастей )1(
еβ по-
лучены на основании расчетных (при расчетном угле установки лопасти) и оптимальных
углов установки лопастей РК гидротурбин на различные напоры, как опт
)1(
расч.
)1( ϕ+β=β ее . При
этом принимаем, что при развороте лопастей на ϕопт расчетный угол установки профиля в i-м
сечении лопасти остается постоянным, а новое значение угла опт
)(
расч.
)( ϕ+β=β i
е
i
е . Это допу-
щение приближенно, так как при развороте лопасти в i-е цилиндрическое сечение попадает
близлежащая слева и справа от i-го расчетного сечения часть лопасти и первоначальное рас-
четное значение )(
расч.
i
еβ изменяется, т.е. его значение зависит от ϕопт, а поэтому
опт
)(
расч.
)( ϕ+β≠β i
е
i
е . При значениях ϕопт = ±1° можно принять, что )(
расч.
i
еβ остается практически
постоянным.
Оптимальные углы установки профилей периферийных решеток лопастей аппрок-
симированы уравнением прямой
(1)
опт eβ = (310,56 – 1,66⋅Н)/17.
Изменение угла перекрутки внутренней хорды профилей цилиндрических сечений
лопастей РК гидротурбин при различных напорах представлено ниже.
)(i
еβΔ 23,1 17,6 12,2 7,57 4,18 1,69 0
)(id 0,326 0,435 0,543 0,652 0,761 0,870 0,978
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2010, Т. 13, № 3 22
Угол перекрутки внутренней хорды профиля в i-м цилиндрическом сечении прини-
мается относительно углового положения внутренней хорды профиля в периферийном ци-
линдрическом сечении. Аппроксимируемая кривая )( )()( ii
е df=βΔ проведена через )(i
еβΔ
лопастей, принятых за базовые. Кривая изменения )( )()( ii
е df=βΔ не зависит от напора гори-
зонтальных гидротурбин. Зона разброса )( )()( ii
е df=βΔ обусловлена различным характером
изменения )( )()( ii
е df=βΔ профилей лопастей РК, даже рекомендуемых на одинаковые на-
поры. Какой-либо закономерности изменения )(i
еβΔ от напора при const=d не имеется. Ве-
личина разброса )(i
еβΔ лопастей РК горизонтальной гидротурбины значительно больше, чем
у лопастей РК вертикальных гидротурбин. Объяснить это можно тем, что номенклатура РК
вертикальных гидротурбин включает в себя большее количество тщательно отработанных
относительно энергокавитационных качеств РК, чем номенклатура РК горизонтальных гид-
ротурбин.
Имея оптимальный угол установки профиля в решетке периферийного цилиндриче-
ского сечения лопасти и угол перекрутки внутренней хорды профиля в i-м цилиндрическом
сечении, можно определить в этом сечении оптимальный угол установки профиля
)1()()(
е
i
е
i
е β+βΔ=β .
Для профиля, скелетная линия которого – дуга окружности, угол между касательной
к скелетной линии профиля в теоретической точке входа потока и внутренней хордой можно
установить по формуле
( )( )2
1 25,0/tgarc mm ff −=θ .
Зависимость )1(
1θ профиля периферийного цилиндрического сечения от напора гид-
ротурбин аппроксимирована уравнением прямой )1(
1θ = (0,04⋅Н + 39,12)/9. Выявить одно-
значно зависимость )1(
1θ = f(H) не представляется возможным. Она предположительно наи-
более полно соответствует закономерности изменения )1(
1θ профилей лопастей имеющихся
гидротурбин.
Угол между внутренней хордой профиля и касательной к скелетной линии в теоре-
тической точке выхода потока θ2 равен θ1, если скелетная линия – дуга окружности. Графи-
ческие зависимости )( )()(
1
ii df=θ не зависят от напора горизонтальных осевых гидротурбин.
Перекрутка касательных к скелетной линии двух профилей в теоретических точках
входа потока относительно внутренней хорды не зависит от напора горизонтальных осевых
гидротурбин. Зона разброса значений )()(
1 dfi =θΔ обусловлена различным первоначальным
характером изменения )()(
1 dfi =θΔ профилей лопастей РК различных марок, даже предна-
значенных на одинаковые напоры. Какой-либо закономерности изменения )(
1
iθΔ от напора
при const=d не имеется.
Не зависит от напора и перекрутка касательных к скелетной линии профилей в тео-
ретических точках входа потока относительно фронта решеток профилей, поскольку ни
)(i
еβΔ , ни )(
1
iθΔ не зависят от напора. Некоторый разброс ( ))(
1
)( ii
е θ+βΔ обусловлен разбросом
)(i
еβΔ и )(
1
iθΔ .
Зависимость ( ))(
1
)(0 ii
е θ+βΔ от диаметра сечения представлена ниже.
)(i
еβΔ 34,38 24,68 16,02 9,87 5,39 2,13 0
)(id 0,326 0,435 0,543 0,652 0,761 0,870 0,978
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2010, Т. 13, № 3 23
Определив величину )(i
еβΔ и ( ))(
1
)( ii
е θ+βΔ для любого цилиндрического сечения ло-
пасти, можно вычислить )(
1
iθΔ
( ) )()(
1
)()(
1
i
е
ii
е
i βΔ−θ+βΔ=θΔ .
Определив )1(
1θ для периферийного сечения лопасти, вычисляем )(
1
iθ рассматривае-
мого сечения лопасти
)1(
1
)(
1
)(
1 θ+θΔ=θ ii .
Затем находим относительный максимальный прогиб профиля решетки лопастей РК,
скелетная линия которого дуга окружности
)(
1
)(
1
2)( ctg1ctg5,0 iii
mf θ−+θ⋅= .
Графики зависимостей )(Hfdm = при const=d получены из графиков зависимо-
стей )(dfdm = при Н = const. При построении графиков )(Hfdm = при const=d послед-
ние корректировались из условия возможности их аппроксимации кубическими сплайн-
функциями. Скорректированные из этих условий графики зависимостей )(ddm ϕ= при
Н = const располагаются один под другим.
Максимальная относительная толщина профилей в цилиндрических сечениях лопа-
стей РК гидротурбины с увеличением напора возрастает, чего нельзя сказать о зависимостях
)(dfdm = лопастей рассматриваемых РК, которые рекомендованы на одинаковые напоры,
но имеют разные )(dfdm = .
Зависимость )(ddm ϕ= при Н = const даны в табл. 3 для профилей лопастей, у кото-
рых относительная максимальная толщина расположена на расстоянии 0,35 длины внутрен-
ней хорды от теоретической точки входа потока.
Относительный радиус закругления R/dm входных кромок профилей в решетках рас-
четных цилиндрических сечений лопастей рекомендуется принимать одинаковым, равным
0,18 – 0,20.
Радиус закругления выходных кромок профилей в решетках расчетных цилиндриче-
ских сечений лопастей для РК диаметром 1 м рекомендуется определять по формуле
r = 0,01⋅(0,00125⋅H + 0,0625).
Таблица 3. Изменение толщины профиля лопасти
от относительного диаметра сечения при различных напорах
)(i
md Н, м
d(i) = 0,978 d(i) = 0,870 d(i) = 0,761 d(i) = 0,652 d(i) = 0,543 d(i) = 0,435 d(i) = 0,326
5,0 2,0 2,68 3,40 4,33 5,89 8,38 11,26
7,5 2,02 2,72 3,44 4,43 6,00 8,53 11,43
10,0 2,06 2,74 3,50 4,55 6,22 8,82 11,82
12,5 2,08 2,78 3,60 4,78 6,53 9,20 12,26
15,0 2,12 2,84 3,74 5,10 6,91 9,58 12,65
17,5 2,16 2,88 3,90 5,35 7,23 9,87 12,97
20,0 2,20 2,95 4,01 5,49 7,45 10,06 13,26
22,0 2,24 2,29 4,07 5,56 7,57 10,18 13,46
Определяем радиус дуги окружности скелетной линии профиля в i-м цилиндриче-
ском сечении лопасти )(
1
)()( sin/5,0 iii b θ⋅=ρ .
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2010, Т. 13, № 3 24
Количество лопастей РК горизонтальных осевых гидротурбин на напоры
5 ≤ H ≤ 16,5 равно 4, а для 16,5 ≤ H ≤ 22,0 ZРК = 5.
Рекомендации, полученные на основании систематизации геометрических парамет-
ров профилей и решеток лопастей РК горизонтальных осевых гидротурбин на напоры от 5
до 22 м, не являются бесспорными, так как в диапазоне от 5 до 10 м нет РК с лопастями,
профили которых имеют скелетную линию в виде дуги окружности.
Литература
1. Свинарев Г. А. Горизонтальные капсульные гидротурбины осевого типа / Г. А. Свинарев,
А. А. Меловцов. – Киев: Наук. думка, 1969. – 198 с.
2. Шелудяков Л. О. Систематизация геометрических параметров профилей и решеток лопастей рабо-
чих колес вертикально осевых гидротурбин / Л. О. Шелудяков, А. Е. Сушко // Пробл. машино-
строения. – 2007. – 10, № 5. – С. 11–18.
Поступила в редакцию
31.08.09
|