Характеристики внешней сети турбомашин

Характеристики турбомашин

Рабочие процессы, происходящие в вентиляторах и насосах, сходны, так как протекают они практически при постоянной плотности: вода и воздух сжимаются незначительно (при увеличении давления на 0,1 МПа объем воды уменьшается на 0,00005 первоначального объема, а максимальное давление воздуха, создаваемое вентилятором, обычно не превосходит 0,005 МПа, т. е. плотность возрастает только на 5 %).

Зависимость между теоретической подачей Q_T центробежной турбомашины и создаваемым турбомашиной теоретическим напором Н_г устанавливается в предположении отсутствия трения в турбомашине, утечек жидкости через неплотности и наличия в рабочем колесе бесконечно большого числа лопастей бесконечно малой толщины. В таком случае поток жидкости разделился бы лопастями на элементарные струйки.

Лопасти рабочих колес центробежных турбомашин могут быть:

1) загнутые вперед, когда р₂ < 90°, ctg р₂ Н> 0 (рис. 7, а);

2) радиальные, когда р₂ = 90°, т. е. ctg р = 0 (рис. 7, б);

3) загнутые назад, когда р₂ г> 90°, т. е. ctg р₂ <5 0 (рис. 7, в). В соответствии с этим в координатных осях подачи и напора строят теоретические индивидуальные характеристики турбомашины при и₂ = const.

При Q_T = 0 для всех типов рабочих колес

Н_т=( 1/g) * u²₂

При увеличении подачи Q_T напор турбомашин с колесами, имеющими лопасти, загнутые вперед, возрастает, при радиальных лопастях остается постоянным, а при лопастях, загнутых назад, снижается.

В отношении величины напора колеса с лопастями, загнутыми вперед, предпочтительнее. Однако в этих колесах имеет место наибольшая скорость с₂, а наименьшая величина ее — в колесах с лопастями, загнутыми назад. Для уменьшения потерь желательно, чтобы скорость с была меньше, но не менее известного предела, так как с ее уменьшением снижается Н_т. Значения с₂, обеспечивающие максимальный к. п. д. колеса, имеют место при лопастях, загнутых назад.

Шахтные вентиляторы по сравнению с насосами характеризуются значительными производительностями и небольшими давлениями, поэтому необходимо иметь колесо большого диаметра.

Рабочие колеса центробежных турбомашин и соответствующие им теоретические индивидуальные характеристики

Центробежные вентиляторы имеют одно колесо (в целях сокращения габаритов вентилятора по оси вращения его вала). В центробежных вентиляторах небольшой производительности применяются колеса с лопастями, загнутыми вперед. При этом несколько снижается к. п. д., что в известной степени компенсируется применением диффузора. В вентиляторах большой производительности применяются рабочие колеса с лопастями, загнутыми назад, которые обеспечивают более высокий к. п. д.

Шахтные насосы по сравнению с вентиляторами характеризуются значительными шторами и небольшими подачами. Поэтому центробежные насосы обычно имеют несколько последовательно соединенных колес относительно небольших диаметров. Для насосов применяются колеса с лопастями, загнутыми назад. Такого же типа колеса применяются для центробежных компрессоров.

2.Действительная индивидуальная характеристика

Действительная индивидуальная характеристика турбомашины представляет собой зависимость между действительным напором Я и действительной подачей Q турбомашины при известных размерах машины и определенной частоте вращения рабочего колеса. Действительный напор меньше теоретического из-за потерь в турбомашине, причинами которых являются: 1) конечное число лопастей колеса; 2) трение частиц жидкости между собой и о поверхности проточной части турбомашины; 3) затраты энергии на удары при вихревом движении жидкости внутри турбомашины; 4) затраты энергии на преобразование скоростного напора в статический.

В реальной турбомашине с известным числом лопастей определенной толщины скорости движения жидкости по сечению данного радиуса различны; давление у лицевой стороны лопасти выше, чем у тыльной; поток жидкости на выходе из колеса скошен в сторону, обратную направлению вращения.

Все указанные потери напора учитываются гидравлическим к. п. д. турбомашины, определяемым отношением полезной мощности турбомашины к сумме полезной мощности

Рис. 9. Формы действительных индивидуальных характеристик турбомашины:

а и б — центробежных, в — осевой

и мощности, затраченной на потери напора в турбомашине. Гидравлический к. п. д. зависит от качества изготовления турбомашины, ее параметров и равен для современных машин η_г = 0,8... ... 0,96. Действительная подача турбомашины, как и напор, меньше теоретической вследствие объемных потерь — утечек через неплотности в турбомашине. Эти потери характеризует объемный к. п. д. — отношение полезной мощности к сумме полезной мощности и мощности, утраченной с утечками. В среднем объемный к. п. д. η|₀ = 0,95 ... 0,98.

В турбомашине имеются также механические потери — затраты энергии на трение в подшипниках, сальниках, жидкости о наружные поверхности дисков рабочего колеса (дисковое трение) и др. Эти потери определяются механическим к.п.д., который для современных турбомашин η_м = 0,95 ... 0,99.

Отношение полезной мощности к мощности турбомашины называется к п. д. турбомашины и является ее характеристикой. Он равен произведению гидравлического, объемного и механического к. п. д., т. е. η = η_гη₀η_м. Сравнение форм действительных индивидуальных характеристик турбомашин, имеющих рабочие колеса с лопастями, загнутыми вперед (рис. 9, а) и назад (рис. 9, б), показывает, что первая характеристика имеет вид выпуклой кривой (горбатые характеристики), а вторая — падающей кривой (безгорбые характеристики) или имеет слабо выраженный горб. Форма характеристики при определенных условиях оказывает влияние на устойчивость режима работы турбомашины.

Характеристики внешней сети турбомашин

Турбомашина соединена с внешней сетью: вентилятор с системой горных выработок, насос — с трубопроводом.

Характеристика внешней сети представляет собой зависимость между подачей и напором, который должна развивать турбомашина для движения жидкости во внешней сети.

Напор турбомашины Н расходуется на подъем жидкости на геометрическую высоту Н_г (для насосной установки это расстояние по вертикали от поверхности воды в резервуаре до сливного отверстия напорного турбопровода), создание скоростного напора в сливном отверстии напорного трубопровода Н_ск и преодоление гидравлических сопротивлений во внешней сети — потери напора Н_п.

Потери напора происходят по длине трубопровода и в местных сопротивлениях (повороты, сужения и т. д.), зависят от шероховатости внутренней поверхности трубопровода; длины трубопровода; диаметра трубопровода; скорости движения жидкости в трубопроводе.

Так как поперечное сечение сети может изменяться на ее протяжении (например, вентиляционная сеть шахты), для ΄упрощения расчетов пользуются понятием «эквивалентное отверстие» — абстрактное отверстие в идеально тонкой стенке, через которое проходит заданное количество воздуха, испытывающее при этом такое же сопротивление, как в фактической внешней сети турбомашины.

Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 43; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!