3. Влияние конечного числа лопаток рк на характеристику турбомашины.

Число лопаток рабочего колеса влияет на эффективность работы машины. Это может быть достигнуто за счет увеличения числа лопаток рабочих колес. Высокая частота, с которой движутся относительно друг друга отдельные лопатки противостоящих колес насоса и турбины, вызывает нестационарное течение с мгновенным периодическим изменением формы струек потока при переходе жидкости от одного рабочего колеса к другому. Число лопаток направляющего аппарата принимается на одну больше числа лопаток рабочего колеса.

4. Потери в турбомашине. Общий кпд машины. Действительная индивидуальная характеристика турбомашины.

Потери в ТМ:

1. Гидравлические :

а) потери, вызванные образованием в каналах колеса с конечным числом лопаток вихревого потока, вследствие чего теоретическое давление при конечном числе лопаток будет меньше, чем при бесконечном числе лопаток;

б) потери при протекании жидкости по каналам, т.е. на трение о стенки каналов;

в) потери, связанные с преобразованием скоростной энергии в статическое давление, т.е. потери от изменения скоростей потока в каналах тм;

г) потери на удары при входе в РК и НА.

2. Объемные возникают в результате утечек части жидкости через радиальные зазоры в турбине, что уменьшает количество жидкости, проходящей через лопаточные венцы;

3. Механические – к механическим потерям, или потерям холостого хода турбомашины, относятся потери на трение дисков колеса о жидкость и потери трения в подшипниках и сальниках. Следовательно, механические потери почти не влияют на характеристику турбомашины, а влияют только на потребляемую мощность.

Гидравлическим к. п. д. турбомашины определяется отношением полезной мощности турбомашины к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на потери напора в турбомашине. Гидравлический к. п. д. зависит от качества изготовления турбомашины, ее параметров и равен для современных машин

η_г = 0,8... ... 0,96.

Действительная подача турбомашины, как и напор, меньше теоретической вследствие объемных потерь — утечек через неплотности в турбомашине, Эти потери характеризует объемный к. п. д. — отношение полезной мощности к сумме полезной мощности и мощности, утраченной с утечками. В среднем объемный к. п. д. η_о =0,95...0,98.

В турбомашине имеются также механические потери — затраты энергии на трение в подшипниках, сальниках, жидкости о наружные поверхности дисков рабочего колеса (дисковое трением и др. Эти потери определяются механическим к. п. д., который для современных турбомашин η_м= 0,95 ... 0,99.

Отношение полезной мощности к мощности турбомашины называется к. п. д. турбомашины и является ее характеристикой. Он равен произведению гидравлического, объемного и механического к. п. д., т. е. η = η_гη_м η_о.

(6)

Общий к.п.д. выражает, какая доля потребляемой насосом энергии преобразуется в полезную энергию. Полезная энергия - это энергия, отдаваемая жидкости. Потребляемая энергия - это энергия, затрачиваемая двигателем при вращении рабочего колеса насоса. Полезная энергия меньше, чем потребляемая, так как в процессе преобразования энергии, осуществляемого центробежным насосом, часть энергии неизбежно теряется. К.п.д. насоса оценивает его энергетическое совершенство. Чем больше к.п.д. насоса, тем эффективней он использует потребляемую энергию.

Действительная индивидуальная харак­теристика турбомашины представляет собой зависи­мость между действительным напором Н и действительной по­дачей Q турбомашины при известных размерах машины и опре­деленной частоте вращения рабочего колеса.

Действительный на­пор меньше теоретического из-за потерь в турбомашине, причинами которых являются: 1) конечное число лопастей колеса; 2) трение частиц жидкости между собой и о поверхности проточной части турбомашины; 3) затраты энергии на удары при вихревом движении жидкости внутри турбомашины; 4) затраты энергии на преоб­разование скоростного напора в статический.

Действительную характеристику турбомашины расчетным путем получить довольно трудно. Основная трудность заключается в выборе коэффициентов потерь. Поэтому на практике отдают предпочтение опытным характеристикам, которые получают при испытаниях турбомашин в лабораториях или на заводских стендах.

5. Влияние частоты вращения РК на параметры турбомашины. Законы подобия(пропорциональности) турбомашин.

Формулы пересчета. По законам подобия для однотипных насосов параметры Qo, Но, N₀ изменяются на Q, Я, N при изме­нении частоты вращения от п₀ до п и уменьшении диаметра рабо­чего колеса от Do до D в соответствии с выражениями

Для одного и того же насоса (Do = D) зависимость парамет­ров насоса от частоты вращения рабочего колеса выражается формулами

При постоянной частоте вращения п₀=п=const и ширине лопасти bi—const пересчет параметров насоса в зависимости от диаметра рабочего колеса выполняют по формулам

Влияние частоты вращения рабочего колеса. На практике возникает необходимость пересчета паспортных характеристик насоса, установленных при частоте вращения рабочего колеса п₀, для другой частоты вращения п.

Из формул (12.18) и (12.19) следует, что

(Qo/Q)² = Но/Н,

или

H = (Ho/Ql)Q².

Очевидно, что для каждой конкретной точки i характеристики Q-H (рис. 12.8) отношение Hoi/Qli является постоянной величи­ной, т. е. Hoi/Qoi = ki — const. Это значит, что при изменении частоты вращения от п₀ до п каждая i-я точка характеристики Q-H перемещается в свое новое положение i' по параболе Я = = k,Q², проходящей через начало координат. Эти параболы на­зывают кривыми пропорциональности или параболами подобных режимов.

Параболы подоб­ных режимов являют­ся линиями постоянно­го КПД. В действи­тельности иасос не со­храняет постоянства КПД, так как с увели­чением п возрастают скорости потока и про­порционально квадра­там скоростей гидрав­лические потери в про­точной части насоса. С другой стороны, при малых значениях п больше влияют механи­ческие потери энергии Максимальные значе­ния КПД соответству­ют «паспортному значе­нию частоты вращения рабочего колеса п₀. При других п, больших или меньших, КПД уменьшается по мере увеличения отклонения п от п₀.

Т. Е. Ирина, тут можно было просто вставить из предыдущего вопроса:

При изменении частоты вращения и диаметра РК параметры машины изменяются по законам:

Подобие турбомашин:

1. Геометрическое подобие – равенство углов и постоянство отношений сходственных линейных размеров элементов конструкций подобных машин (натурной и модельной)

2. Кинематическое подобие – постоянство отношений скоростей в потоках текучего, т. е. подобие треугольников скоростей

3. Динамическое (силовое) подобие – постоянство отношений сил инерций, сил трения и тяжести в потоках текучего, достаточным условием которого является равенство чисел Рейнольдса натуры и модели