1.Основные параметры, характеризующие работу турбомашины.

Турбомашины - это устройства передающие энергию от двигателя жидкости или газу, при которой повышается давление этого газа или жидкости (либо создается разряжение), что может привести к вынужденной перекачке.

В турбомашинах (вентиляторы, насосы, компрессоры) при передаче работы не происходит изменение плотности рабочего тела если скоростьего не превышает 0,3с (скорости звука).

Основные параметры характеризующие работу:

Q – производительность (расход)

Р – давление

N – мощность

η – КПД

Q – характеризует интенсивность изменения количества, различают объемную, массовую и гравитационную производительность.

Q_V = V/t = [м³/с] или [л/с];

Q_m = m/t = [кг/с] или [т/ч];

Q_g = mg/t = [н/с].

V = m/ρ =[кг/(кг/м³)]

Р –давление – характеризует механическую энергию потока, отнесенную к его обьему.

Р = Е/V;

Е = Е_КИН + Е_ПОТ + Е_Рвн

Еυ = mυ²/2; Е_h = mgh; E_P = P_СТV

Р = mυ²/(2V) + mgh/V + P_СТV/V; m = Vρ, тогда

Р = ρυ2/2 + ρgh + Р_СТ ; [кПа]

Напор – Н [ м. ст. ж.]

Н = Е/mg = P_СТ/(ρg) + h + υ²/2g

Мощность – характеризует интенсивность выполнения работы

N = A/t = Q_VP [(м³/с)·Н/м²] = [Дж/с] = [Вт]

N = Q_gH [(н/c)·м = Вт]

N₄

N₁₌ Q₂P₂

N₂

Дв

Q1,P1

N₃

Мощность на валу гидравлической машины

N_ВГМ = ·U_Л ·I_Л ·η_ДВ·cos φ

cos φ = Na/No,

где Nо – общая мощность, Nа – активная мощность.

КПД гидравлической машины

η = N/N_ВГМ

2. Потери энергии в нагнетательных машинах.

Потери энергии в нагнетательных машинах можно представить в виде 4 слогаемых:

- Гидравлические

- Обьемные

- Тепловые

- Механические

ŋ = ŋ_г · ŋ_о · ŋ_т · ŋ_м

η_г = Н/Н_т = Р/Р_т = 1- ΔР/Р_т

Н,Р – действительный напор и давление;

Нт,Рт – теоретический напор и давление.

ΔР – потери, связанные с трением рабочего тела, с его утечками через неплотности.

ŋ_о = Q/Q_т = (Q_т – q)/Q_т = 1-q/Q_т

Q – действительная производительность;

Q_т – теоретическая производительность;

q = Q_т – Q – утечки.

η_м = 1- N_ТР/N_ВГМ

N_ТР – потери мощности на трение

N_ВГМ – мощность на валу гидравлической машины.

ŋ_т = 1-С_VQ_Т(t_К - t_Н)/N_ВГМ

C_V – среднемассовая изохорная теплоемкость.

3. Устройство и принцип действия лопастных турбомашин.

Центробежной:

1. – вал

2. – рабочее колесо

3. – кожух

4. – входной (всасывающий) патрубок

5. – выходной (нагнетательный) патрубок

Через вал 1 передается механическое усилие от привода (электродвигателя) на рабочее центробежное колесо 2. Движение рабочего колеса (против часовой стрелки на рисунке слева) приводит в движение потоки воздуха. Под действие центробежных сил потоки воздуха прижимаются к кожуху и создающийся при этом вакуум, ближе к центру колеса, засасывает воздух через входной патрубок 4 с параметрами Q₁ и P₁. Двигаясь по расширяющейся окружности воздух выходит через выходной патрубок с параметрами Q₂ и P₂. При этом производительность (расход) Q₁ > Q₂ из-за потерь через неплотности, а давление P₂ > P₁.

Осевой:

1. – рабочее колесо

2. – вал

3. – передний обтекатель

4. – коллектор

5. – корпус (кожух)

6. – спрямляющий аппарат

7. – задний обтекатель

8. – выходной диффузор

В идеале расход на входе и на выходе не меняется, Q₁ = Q₂, а давление на выходе больше чем на входе P₂ > P₁.