Подобие гидравлических турбин

Для обобщения и анализа исследований индивидуальных характеристик (рисунок 8-23) модельных образцов турбин турбобуров заданных размеров (D_M, _M и т.д.), испытанных в определенных условиях, т.е. при определенном расходе жидкости Q_M и ее физических свойствах,

при создании новых турбин пользуются общей теорией подобия, которая предполагает:

1) геометрическое подобие - пропорциональность линейных размеров, шероховатостей модели и натуры и равенство сходственных углов входных и выходных элементов лопаток;

2) кинематическое подобие, т.е. подобие полей скоростей (полигонов) в сходственных точках модели и натуры;

3) динамическое подобие, т.е. пропорциональность сил, действующих на сходственные элементы модели и натуры.

Первое условие обеспечивается одинаковым масштабом линейного

моделирования и равенством конструктивных углов:

Кинематическое подобие предусматривает соотношения скоростей:

Поскольку основными силами, действующими в потоке жидкости, являются силы вязкости и инерции, поэтому условие динамического подобия соответствует равенству чисел Рейнольдса: R_{e Н} = R_{e M}.

В большинстве случаев турбины работают в условиях автомодельности, когда определяющим фактором является не число R_e, а шероховатость, т.е. для подобия достаточно двух первых условиях.

Чтобы определить показатели работы турбин данной серии (К_е = const) при различных расходах и физических свойствах жидкости,

необходимо составить следующие соотношения.

Так, числа оборотов вращения вала двух турбин одной серии
равны:

 

 

Зная, что осевая скорость С _z турбины равна C_z = получим:

 

вращающие моменты:

мощности турбины:

 

перепад давления в турбинах:

Если турбины турбобура работают на одной и той же жид (р = const), топри изменении подачи насоса на основании общих формул подобия можно определить все показатели работы:

При испытаниях турбин моделирование не применяются, о, при пересчете характеристик односерийных турбобуров различных диаметров формулы подобия необходимы.

КОМПРЕССОРЫ

9.1 Классификация компрессоры

Машины, с помощью которых происходит сжатие и перемещение
газов из пространства с низким давлением в область более высокого
давления называются компрессорами.

Компрессоры, также как и насосы делятся на объемные и
динамические. В объемных машинах, поршневых или ротационных,
процесс характеризуется периодичностью - всасывание, сжатие и
нагнетание.

К динамическим компрессорам относятся лопастные машины (центробежные и осевые). В них процессы сжатия и нагнетания происходят непрерывно при движении в межлопаточных каналах.

Компрессорные машины приобретают наименование по их
назначению и области давления нагнетания.

1. Вакуум-насосы -компрессорные машины, которые отсасывают газ из
пространства с давлением ниже атмосферного и, сжимая его, перемещают
в область с атмосферным давлением и выше.

2. Газодувки и нагнетатели служат для сжатия газов до 0,2¸0,3 МПа.

3. Компрессоры низкого давления нагнетают при давлениях 0,3¸1,0 МПа,
среднего давления 1,0¸10,0 МПа и высокого давления 10,0¸300,0 МПа.

4. Вентиляторы перемещают газ при постоянном давлении (0,1-0,115
МПа). По подаче компрессоры делятся на малые - до 10 м³ /мин, средние -от 10 до 100 м³ /мин и крупные с подачей свыше 100 м³ /мин.

Поршневые компрессоры применяются в широком диапазоне
изменения давлений (0,1¸300,0 МПа), а подача их не превышает 500
м³/мин, т.е. по подаче они относятся к разряду малых средних машин.
Центробежные и осевые компрессоры - турбокомпрессоры
эффективно применять при больших подачах (свыше 50 и до 45000 м³/мин),
но давление нагнетания у них не более 2,0 МПа.