§ 2.8. МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ И МНОГОПОТОЧНЫЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ МАШИНЫ

Напор, развиваемый колесом центробежной машины, как видно из выражения (2.8), определяется произведением u₂c_2u. Для достижения высокого напора в машине с одним колесом необходимо иметь большое значение окружной скорости.

В насосах, подающих воду и технические жидкости, скорость вращения, а следовательно, и напор лимитируются обычно условиями возникновения кавитации (см. § 2.20).

В промышленных установках часто требуется создание высоких давлений жидкости или газа. В таких случаях центробежные машины с одним рабочим колесом оказываются непригодными и их замещают многоступенчатыми.

Многоступенчатая центробежная машина представляет собой обычно ряд одноступенчатых машин, рабочие колеса которых сидят на общем валу и соединены последовательно. Представление о такой семиступенчатой машине дает рис. 2.17.

Рис. 2.17. Схема многоступенчатой центробежной машины

При последовательном включении колес напоры, создаваемые ими, складываются так, что полный напор машины равен сумме напоров отдельных ступеней. В большинстве случаев при подаче несжимаемых жидкостей геометрические размеры всех ступеней одинаковы, и поэтому полный напор такой машины равен напору одной ступени, умно­женному на число ступеней машины. Часть продольного сечения многоступенчатой машины представлена на рис. 2.18.

Поток жидкости (газа) поступает через подвод 1в рабочее колесо 2первой ступени машины, откуда, восприняв от лопаток некоторое количество энергии, он выбрасывается в направляющий аппарат 3этой ступени.

При выходе из направляющего лопаточного устройства первой ступени поток обладает значительными тангенциальными составляющими абсолютной скорости, т. е. он закручен относительно оси машины. Если такой поток будет подведен к лопастям рабочего колеса второй ступени машины, то здесь он сможет получить приращение энергии, обусловленное лишь разностью окружных скоростей выхода и входа.

Рис. 2.18. Продольный и поперечный разрезы многоступенчатой центробежной машины

Если же на пути между выходом из направляющего устройства первой ступени и входом в рабочее колесо второй ступени расположить лопаточное направляющее уст­ройство, обеспечивающее радиальный вход в рабочее колесо второй ступени, то последнее будет работать столь же эффективно, как и рабочее колесо первой ступени, передавая жидкости удельную энергию, определяемую по выражению (2.15).

Назначение обратного направляющего аппарата заключается в устранении закручивания потока с целью эффективной передачи энергии потоку в последующей ступени машины.

Напоры, развиваемые современными центробежными многоступенчатыми машинами, очень высоки; например, насосы, подающие воду, создают напор до 4000 м. Имеются насосы с числом ступеней до 30.

В тех случаях, когда центробежная машина при заданном напоре должна обеспечивать такую подачу, что размеры проточной части (например, ширина лопасти b₂ на выходе) окажутся конструктивно неприемлемыми, применяют параллельное соединение рабочих колес. Такие машины называют многопоточными. Принципиальная схема машины с четырьмя потоками представлена на рис. 2.19.

Рис. 2.19. Схема многопоточной центробежной машины

При высоких напорах и больших подачах находят применение центробежные машины многопоточного типа со ступенями давления. Такие машины состоят из двух или четырех групп ступеней давления. В каждой группе ступени включены последовательно с целью повышения напора, а группы ступеней включены параллельно. В качестве примера соединения ступеней и групп в смешанном типе центробежной машины на рис. 2.20 приведена схема работы трехступенчатой двухпоточной машины с симметричным расположением ступеней и их групп.

Рис. 2.20. Схема трехступенчатой двухпоточной машины