20.Геометрические характеристики лопаток ступени турбины турбобура.

Для характеристики профиля лопасти применяют следующие термины: средняя линия профиля — кривая, проведенная через центр окружностей, вписанных в профиль; хорда профиля b — проекция профиля на касательную к двум точкам вогнутой его стороны; вогнутость профиля f — расстояние от хорды до вершины средней линии.

Геометрические элементы решетки лопастей: ось решетки — линия, проведенная через сходственные точки профилей; шаг решетки где r — радиус развернутого на плоскость цилиндрического сечения; z_л — число лопастей; относительный шаг l-ширина решетки s - осевая высота профиля; угол установки профиля _b — угол наклона хорды к оси решетки.

Направления входной и выходной кромок профиля определяются углами наклона касательных _1л и _2л, проведенных в крайних точках к средней линии профиля.

При изучении рабочего процесса в турбинах применяют следующие обозначения средних углов потока в рассматриваемом цилиндрическом сечении (см. рис. 5.1). Угол входа ₁ — между вектором скорости на входе w₁ и осью решетки; угол выхода ₂ — между вектором скорости на выходе w₂ и осью решетки. Разность этих углов ₁ - ₂ называется углом поворота потока в решетке. Угол атаки I=_1л - ₁ - между направлением входной кромки профиля и вектором w₁. При нулевом угле атаки вход потока в решетку безударный. Угол отклонения  = _2л - ₂ — между направлением выходной кромки профиля и вектором w₂. Средневекторная скорость ³

21. Что такое коэффициент осевой скорости турбины турбобура и какие параметры он связывает?

Коэффициент осевой скорости равен отношению высоты полигона к верхнему основанию:

Формулу (5.1) дополним связью с углами наклона средневекторных скоростей _m и _m:

(5.3)

Отсюда видно, что возрастанию коэффициента осевой скорости сопутствует увеличение углов наклона средневекторных скоростей w_m и c_m и углов установки профилей (рис. 5.4, а и б).

При заданных размерах турбины l и D коэффициент характеризует соотношение между расходом жидкости и частотой вращения в безударном режиме. При одинаковых расходах жидкости более тихоходной турбиной будет та, у которой углы установки профилей больше. Если же скорость вращения вала одинаковая, то «многолитражная» турбина имеет повышенный по сравнению с «малолитражной».

22. Что такое коэффициент активности турбины турбобура. Как изменяется нагрузка на статор и ротор в зависимости от коэффициента активности?

Коэффициент активности равен отношению тангенциальной проекции средневекторной абсолютной скорости к окружной скорости:

m_a=c_mu/u_б.

Вместо него применяют также коэффициент реактивности m_r=w_mu/u_б, причем m_a+m_r=1. Любая из этих величин служит показателем разнообразия (неодинаковости) потока в статоре и роторе. При m_a=m_r=0,5 полигон скоростей симметричный, а решетки статора и ротора одинаковы, как оригинал и его зеркальное изображение (рис. 5.4, в). В таких симметричных решетках поток жидкости в статоре и роторе идентичен, т. е. в соответствующих точках с = w и, в частности, c₁=w₂; с₂=w₁; c_m=w_m.

Кроме того, ₁=₂ и ₂=₁ Условие (5.1) одновременного безударного входа в статор и ротор выполняется автоматически. Равенство с=w означает, во-первых, что относительно соответствующих точек профилей жидкость движется в статоре и роторе с одинаковой скоростью, что обусловливает одинаковый износ лопастей, когда в жидкости содержатся абразивные частицы. Во-вторых, обеспечивается равенство перепадов давления в статоре p_c и в роторе p_р, вытекающее из уравнения Бернулли. Поэтому общий перепад давления в ступени делится пополам:

При m_a> 0,5 решетки и соответствующие им турбины называются активными, а при m_a< 0,5— реактивными. Гидромеханическая нагрузка (относительные скорости, перепады давления) статора интенсивнее в активных турбинах, а ротора — в реактивных. Частный случай m_a= 1 относится к чисто активным решеткам. Треугольник средневекторных скоростей прямоугольный, причем вектор w_m вертикальный, ₂=-₁, профили ротора симметричны относительно оси его решетки (рис. 5.4, г). Чтобы в середине канала ротора не расширялась струяи ширина межлопастного канала оставалась постоянной, лопасти ротора утолщены. Давление жидкости по длине каналов в ступени ротора остается неизменным (p_p = 0), так как значение скорости w не меняется. Таким образом, p=p_c, т. е. весь перепад давления осуществляется в статоре.

Случай m_a=0, m_p=1 относится к чисто реактивным решеткам. Треугольник средневекторных скоростей прямоугольный, но в этом случае w_m>c_m. Очертания профилей такие же, как у чисто активной решетки, только решетки статора и ротора как бы поменялись местами. Давление жидкости в статоре постоянное (p_c = 0), весь перепад давления приходится на ротор: p=p_p. Чисто реактивные турбины в практике не используют.