2. Кинематика потока в турбомашинах

Основная функция турбомашин — преобразование энергии — осуществляется за счет прохождения потока текучего через вра­щающуюся решетку лопаток рабочего колеса. Отсюда следует, что одним из основных факторов, характеризующих работу этих машин, является структура потока, определяющаяся взаимодей­ствием текучего и лопаток рабочего колеса. Существенное зна­чение имеют кинематические показатели: значения и направле­ния скоростей, ускорений и формы траектории движения.

Движение жидкости в пределах вращающегося рабочего колеса может рассматриваться как сумма двух движений: пере­носного — вращение и относительного — перемещение относи­тельно самого рабочего колеса. Обозначив векторы соответ­ствующих скоростей и и ω, получим вектор абсолютной скоро­сти .

Анализ кинематики потока в пределах рабочего колеса турбомашины можно основывать на построении параллелограммов скоростей.

3. Основное уравнение турбомашин

Диаграмма движения частицы жидкости в межлопаточных каналах колеса от начального ее положения при входе в колесо до конечного положения при выходе из него представлено гра­фической зависимостью напора от подачи. Направ­ление относительных скоростей частицы жидкости ω₁ и ω₂ в этих точках определяется углами β₁ и β₂, соответствующими расположению начального и конечного элементов лопатки на входе и выходе.

Уравнение турбомашин, позволяющее определить теоретиче­ский напор, выводится на основании уравнения моментов коли­чества движения, которое для установившегося потока форму­лируется так: изменение момента количества движения массы жидкости, протекающей в 1 с при переходе от одного сечения к другому, равно моменту внешних сил, приложенных к потоку между этими сечениями. В турбомашине внешние силы прикла­дываются к потоку под действием лопаток рабочего колеса.

.

- Основное уравнение турбомашин было впервые выведено проф. Петербургской академии наук Л. Эйлером в 1754 г. Урав­нение широко применяется в теории и расчетах.

Основное уравнение для турбомашин показывает, что напор тем больше, чем больше окружная скорость на внешней окружности рабочего колеса, пропорциональная диаметру его и частоте вращения n, и чем больше проекция абсолютной скоро­сти υ_2u на окружность, т. е. чем меньше угол α₂ и больше угол β₂.

4. Характеристики работы турбомашины

Подача (производительность) Q — количество транспор­тируемой турбомашиной жидкости в единицу времени. Изме­ряется в объемных единицах (м³/с, м³/мин, м³/ч) или в еди­ницах массы. Применительно к насосам принят термин подача, к вентиляторам — производительность.

Напор (давление) Н, создаваемый турбомашиной и представляющий собой приращение полной удельной (на 1 кг) энергии, полученной жидкостью в турбомашине. Напор измеря­ется в метрах столба жидкости, давление — в паскалях (1 Па = 1 Н/м²). Внесистемными единицами давления являются 1 кгс/м², 1 кгс/см², мм вод. ст. (1 кгс/см² = 10⁴ кгс/м² = 10⁴ мм вод. ст. = 9,8·10⁴ Па).

Давление (Па), создаваемое турбомашиной,

p = ρ· g·H,

где ρ — плотность перекачиваемой среды, кг/м³;

g = 9,81 м/с² — ускорение свободного падения.

Применительно к насосам принят термин напор с обозначе­нием Н, а к вентиляторам и центробежным компрессорам — дав­ление, обозначаемое соответственно Н и р.

Мощность измеряется в ваттах (1 Вт = 1 Дж/с).

Различают полезную мощность N_n — приращение в турбомашине энергии потока в единицу времени и мощность турбомашины (на валу турбомашины) N — энергию, по­лученную турбомашиной от двигателя в единицу времени.

К. п. д. (η) турбомашины— отношение полезной мощности, сообщаемой потоку жидкости, к мощности турбомашины.

Частота вращения n рабочего колеса турбомашины — число оборотов в минуту.