Теоретическая характеристика турбомашин.
Основы Теории турбомашин.
Понятие о турбомашине, её устройство и принцип работы.
Основная функция турбомашин – преобразование энергии осуществляется за счёт прохождения потока текучего через вращающиеся лопатки рабочего колеса. Одним из основных факторов характеризующих работу этих машин является структура потока, определяющая взаимодействия лопаток рабочего колеса и текучего (жидкости).
Существенное значение имеет кинематические показатели: значение и направление скоростей, ускорение и формы траектории движения.
Движение жидкости в пределах вращающегося рабочего колеса может рассматриваться как сумма двух движений: переносного вращения и относительного перемещения (относительно самого рабочего колеса).
Обозначив векторы соответствующих скоростей U и ω, получим, вектор абсолютной скорости 
= 
+ 
.
Анализ кинематического потока в пределах рабочего колеса турбомашин можно основывать на построении параллелограммов скоростей.
Чтобы построить параллелограмм скоростей необходимо знать форму и размеры рабочего колеса и его отдельных частей в пределах проточного тракта.
Относящиеся к входу лопатки имеют индекс 1, к выходу индекс 2. β2 – угол наклона лопаток.
На рудниках и в экспедициях используют центробежные насосы, вентиляторы и компрессоры. Принцип их действия основан на силовом воздействии лопаток машины с обтекающим потоком текучего.
|
|
|
Центробежные турбомашины могут быть одно-, многоступенчатые рис. 1.1
Состоят из рабочего колеса(2) с лопатками (3), закреплёнными на валу(5), подводящего устройства(1), спирального, улиткообразного отводящего устройства(4), диффузора(6).
В осевой машине рис 1.2 поток текучего параллельно оси вращения рабочего колеса, насаженного на вал(3) и вращаемого в цилиндрическом кожухе(6). Рабочее колесо осевой турбомашины состоит из втулки(1) с закреплённым на ней под некоторым углом лопатками(2).
Плавный подвод к рабочему колесу обеспечивается коллектором (4) и передним обтекателем(5). Раскручивание потока за рабочим колесом - спрямляющий аппарат(7). Выход текучего из осевой машины осуществляется по кольцевому диффузору(8). Для безударного входа (уменьшения завихрений потока текучего при входе) перед рабочим колесом осевой рабочему колесу турбомашины устанавливается специальный обтекатель(5).
|
|
|
Основное уравнение колеса турбомашины.
Принимаем что работа, совершаемая насосом, происходит без гидравлических потерь и что работа колеса происходит без вязкости жидкости, а рабочее колесо насоса имеет бесконечное число лопаток.
Струнная теория даёт возможность определить теоретически напор насоса. Если работу передать колесом жидкости и равную Qт =ρ·g·Hт(1). Определить для 1 кг жидкости, то она будет равна теоретическому напору Hт, создаваемому колесом.
Момент количества движения потока на радиусе R1 на входе в колесо, то
М1= ρ·Qт·υ1·l1(2) , где ρ – плотность жидкости, Qт – теоретическая подача, υ1 - абсолютная скорость потока у входа в колесо, l1 – перпендикуляр, опущенный из центра на υ1 .
Момент количества движения потока на радиусе R2 на выходе из колеса
М2= ρ·Qт·υ2·l2(3)
Момент внешних сил М=М2 – М1= ρ·Qт(υ2·l2 - υ1·l1) из треугольника скоростей имеем l2 и l1 l2= R2·cos α2.
l1= R1·cos α1 , где α2 и α1 – углы между абсолютной скоростью υ и окружной u, в точках 1, 2.
Подставляем найденные значения l2 и l1 и умножаем правую и левую части его на ω М·ω= ρ·Qт ω(υ2·R2·cos α2 – υ1·R1·cos α1), где М·ω=N – мощность, затрачиваемая на передачу энергии жидкости.
|
|
|
N= М·ω= Qт·Hт·ρ·g.
Принимая во внимание, что R2·ω2=u2 и R1·ω1=u1
Разделив обе части уравнения на Qт,ρ,g, окончательно получим теоретический напор
N= Qт·Hт·ρ·g= Qт·ρ (u2· υ2· cos α2 – u1· υ1· cos α1), где ω1 – угловая скорость, разделив обе части уравнения на Qт, ρ, g получим теоретический напор
Hт= 
, поскольку υ2· cos α2= υ2u, где υ2u и υ1u проекция
υ 1· cos α1= υ1u абсолютной скорости на
направление окружной скорости.
Hт= 
Было впервые выведено уравнение турбомашин Элероном.
Теоретическая характеристика турбомашин.
При построении характеристики центробежной машины при n=const, где n – частота вращения, предполагается изменение подачи Q, регулированием положения вентиля на выходном патрубке машины. Такой процесс называется дросселированием, а сами характеристиками дроссельными кривыми.
|
|
|
Независимо от формы рабочего колеса определяемой углом β2, теоретический напор при Qт=0 (полное закрывание регулирующей задвижки будет равно с и определяется диаметром рабочего колеса и частотой вращения (или окружной скоростью u2).
|
|
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 234; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!