6.1. Турбомашиналардағы жұмыс дене ағынының теңдеулері.

Турбомашиналарда жұмыс дене ретінде бу және газ қолданылады, демек сығылғышты (сжимаемый) дене. Турбина сатысынан, жапқыш және реттегіш клапандардан, құбырлардан өтетін жұмыс дене ағыны гидрогазодинамика заңдарына бағынады. Турбомашиналарда жұмыс дене біртекті деп санап, ағынының теңдеулерін қарастырайық.

Куй теңдеуі. Егер жұмыс дене газ болса, оның көрсеткіштері күй теңдеуімен байланысты болады. Мүлтіксіз (ойлық, идеал) газға күй теңдеуі термодинамикадан белгі рυ = RT ,мұнда R – газ тұрақтысы.

Буға бұл теңдеуді тек өте қыздырылған кезінде қолдануға болады.Қыздырылған буға дәл келетін келесі теңдеу мұнда - жылуалмасусыздық (адиабата) көрсеткіші, қыздырылған буға көрсеткішті = 1,3 деп алуға болады, қаныққан буға көрсеткішті = 1,135 деп алуға болады.Ал, іс жүзінде негізінде h, s – диаграмма қолданылады.

Үзіксіздік теңдеуі. Бұл теңдеу арнаның немесе құбырдың әрбір қимасынан өткен жұмыс дененің массалық шығысы G тұрақты болатынын көрсетеді, 1-ші сурет

жұмыс дененің массалық шығысы G тұрақты болғаннан сонымен ұзіксіздік теңдеу , мұнда - арна немесе құбыр қимасының ауданы, м²; с – жұмыс дененің жылдамдылығы, м/с; - меншікті көлем, м³/кг.

1-ші сурет. Үзіксіздік теңдеу шығаруға көрініс.

Серпін (қозғалыс мөлшерінің) теңдеуі. Бұл теңдеу жұмыс дене ағынындағы қысым күшімен оған қарсы тұратын күшпен өтетін құбылысының теңдеуі, 2-ші сурет:

,

Егер осы теңдеуді келесіге бөлсек, және өте кіші мөлшерлерді есепке алмасақ

,

мұнда - қарсы күштің ағын массасына келтірілген мөлшері.

Осы теңдеудің екі жағында көбейтсек және аңғарсақ, келесі негізгі серпін теңдеу пайда болады:

;егер болса, ;

Серпін теңдеуін интегралды түрінде көрсетуге болады:

мұнда - ағын кірісіндегі (кесінді 0 – 0) жылдамдылық және - ағын шығысындағы (кесінді 1 – 1) теориялық жылдамдылық, м/с.

Энергия сақтау теңдеуі. Ағын кірісі (кесінді 0 – 0) мен шығысындағы (кесінді 1 – 1) энергия жойылмай сақталады, тек бір турден басқа түрге өзгереді, мәселен жылуға және жұмыс пайда болады, 3-ші сурет.

3-ші сурет. Энергия сақтау теңдеуін шығаруға көрініс.

Сондықтан, энергия сақтау заңымен, жүйеге берілген энергия мөлшері жүйеден алынған энергияға тең болады:

;

Энергия сақтау теңдеуін дифференциалды түрде жазуға болады: .

мұнда h_о, h₁ – жұмыс дене энтельпиясы, кДж/кг;

с – жұмыс дене жылдамдылығы, м/с;

L - жұмыс дене атқарған жұмыс, кДж/кг; q - жұмыс дененің жылу шығыны, кДж/кг.

2. Материалдардың азциклдік термиялық қажуы дегеніміз не?

3. Бу шығысын реттегіш клапандарының құрылысы және оларға қойылатын талаптар.

ЕМТИХАН БИЛЕТІ № 7

7.1. Турбина қалақшалар торламасындағы энергия өзгеруі. Қуат пен жұмыс.

Турбина қалақшалар сатысында саптамалы және жұмыстық торламалар орнатылады. Саптамалы торламасында бу ұлғайып жылдамдылығы мен кинетикалық энергиясы өседі. Жұмыстық торламасында бу ағысының кинетикалық энергиясы роторды айналдыруға жұмсалады. Ал ротордың механикалық энергиясы электр генераторында электр тоғын өндіруге жұмсалады. Қалақшалар торламасының көрінісі мен энергия өзгерісі 1-ші суретте көрсетілген.

Саптамалы торламасының бу ағынының энергия теңдеуі: ;

Бу ағынының саптамалы торламасының шығысындағы теориялық және нақты жылдамдылығы: ; с₁ = φ·с_1t ;

Саптамалы қалақшыларына ұқсастық жасап, жұмыстық қалақшаларында:

;

Жұмыстық қалақшыларындағы будың келтірілген теориялық және нақты жылдамдылығы: w₂ = ψ·w_2t ;

Ротордың айналуына байланысты жұмыстық қалақша торының шеңберлік жылдамдылығы:u = ;

мұнда - сатының орташа диаметры, м; - ротрдың айналым жылдамдылығы, айн/мин.Осы белгілі жылдамдылықтар мен жылдамдылық үш бұрышы арқылы белгісіз жылдамдықтарын табуға болады, 2-сурет.

2 сурет. Қалақшалар торламаларының жылдамдылық үш бұрыштары.

Кірістегі жылдамдылық үш бұрыштан табатынымыз:

w₁ - саптама шығысындағы будың келтірілген нақты жылдамдылығын және оның шығыс бұрышын - β₁ .

Шығыс жылдамдылық үш бұрышын салу үшін қалақшадағы будың келтірілген нақты жылдамдылығын w₂ формула арқылы табу қажет.Шығыс жылдамдылық үш бұрыштан табатынымыз:

С₂ – жұмыс қалақша шығысындағы будың нақты жылдамдылығын және оның шығыс бұрышын – α₂ .Турбина сатысындағы жылдамдылықтар мен бұрыштар мөлшеріне реактивтік дәрежесі ρ = Н_ор/Н_о әсер етеді.

Механика заңдары бойынша келесі теңдеу Турбина сатысының қуаты мен меншікті жұмысы.

Жұмыс қалақшалардың қуаты:

N_u = R_uu = Gu(C₁cosα₁ + C₂cosα₂).

Будың меншікті жұмыс мөлшері, 1 кг буға табылады:

L_u = N_u/G = u(C₁cosα₁ + C₂cosα₂).

Сатының жылдамдылық үшбүрышынан келесіні шығаруға болады:

L_u = u(W₁cosβ₁ + W₂cosβ₂);сонымен

L_u =

ЕМТИХАН БИЛЕТІ № 8