1. Классификация турбомашин.

Классификация турбомашин является условной, но удобна тем, что отражает различие машин по ряду важных признаков.

1. По числу ступеней лопаточные машины делят на одно- и многоступенчатые. Под ступенью понимают сочетание рабочего колеса и направляющих аппаратов, которые устанавливают перед или за колесом. В простейшем случае ступень КМ состоит из рабочего колеса и направляющего аппарата, называемого диффузором, который устанавливают за колесом, а также всасывающей и нагнетательной камер. В многоступенчатой машине имеется еще обратный направляющий аппарат (ОНА). Ступень ТД состоит из рабочего колеса и направляющего аппарата, называемого сопловым, который устанавливают перед колесом, а также из подводящей и отводящей камер.

2. В зависимости от основного направления движения потока лопаточные машины делят на осевые и радиальные. В осевых машинах газ по элементам проточной части движется вдоль оси машины. В радиальных машинах газ в проточной части движется в радиальных плоскостях, перпендикулярных оси машины. При этом газ может двигаться от оси (центробежные машины), или к оси (центростремительные машины). Бывают машины диагонального типа, занимающие промежуточное положение между осевыми и центробежными. КМ радиального типа выполняют с движением газа от центра машины к периферии и называют центробежными. ТД радиального типа изготовляют обычно с движением газа к центру и называют центростремительными.

3. По степени реактивности. Ступень КМ или ТД, в которой изменение давления газа происходит как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате, является реактивной; ступень, изменение давления в которой происходит только в направляющем аппарате, – активной. Ступени ЦКМ как правило реактивного типа, ступени центростремительного ТД в большинстве случаев реактивные.

4. ЦКМ принято условно подразделять в зависимости от степени повышения давления:

вентиляторы – машины, степень повышения давления газа в которых не превышает 1,15; изменение плотности газа при сжатии в вентиляторах мало и его в расчет не принимают; обычно вентиляторы используют для перемещения газов;

нагнетатели – машины со степенью повышения давления 1,15…4, не имеющие охлаждающих устройств;

компрессоры – машины со степенью повышения давления 2 и более, снабженные устройствами для охлаждения сжимаемого газа.

5. В зависимости от начального давления воздушные детандеры условно делятся на машины низкого, среднего и высокого давления с верхними границами начального давления воздуха соответственно 1,5...2; 4...6 и 18...20 МПа.

6. По типу рабочего газа: воздушные, кислородные, азотные, гелиевые, водородные и т.д.

2. Основные параметры, характеризующие турбомашины.

Основные величины, которые являются исходными для расчета и конструирования машин: начальное давление p_н, Па; конечное давление p_к, Па; начальная температура T_н, К; массовый расход газа m, кг/с; род газа, характеризуемый показателем идеальной адиабаты (изоэнтропы) k и удельной газовой постоянной R, Дж/(кг∙К).

Давления p_н и p_к определяют одну из важнейших характеристик машины – степень изменения давления:

для КМ степень повышения давления ;

для расширительных машин степень понижения давления или обратную величину – приведенное конечное давление .

Объемный расход газа при начальных условиях .

Основными параметрами, характеризующими компрессорные и расширительные машины по результатам расчета, являются следующие: окружная скорость колеса (на внешнем диаметре) u_D, м/с; диаметр рабочих колес D, м; частота вращения n, с^-1; КПД η; мощность KM N, Вт; холодопроизводительность ТД Q_х, Вт.

Для компрессорных машин степень повышения давления >1; начальная температура в большинстве случаев близка к температуре окружающей среды T_о.с.

Для расширительных машин степень понижения давления >1, а приведенное конечное давление <1; начальная температура обычно ниже температуры окружающей среды, но в отдельных случаях может быть выше или равна T_о.с.

При сжатии воздуха в одной ступени ЦКМ достижима степень повышения давления, 3...4 (при окружной скорости около 450 м/с, что близко верхнему допустимому пределу по условиям прочности колес). В ступени воздушного осевого компрессора степень повышения давления не превышает 1,35.

В ТД, работающих при T_н< T_о.с., можно провести процесс расширения при весьма высоких степенях понижения давления – до 30 на воздухе в одной ступени при сравнительно небольших окружных скоростях колеса.