Тема 1. 2. Характеристики турбомашин

Рабочие процессы, происходящие в вентиляторах и насосах, сходны, так как протекают они практически при постоянной плотности: вода и воздух сжимаются незначительно (при увеличении давления на 0,1 MПa объем воды уменьшается на 0,00005 первоначального объема, а максимальное давление воздуха, создаваемое вентилятором, обычно не превосходит 0,005 МПа,

т. е.плотность возрастает только на 5 %).

Зависимость между теоретической подачей Q_т, центробежной турбомашины и создаваемым турбомашиной теоретическим напором Н_т, устанавливается в предположении отсутствия трения в турбомашине, утечек жидкости через неплотности и наличия в рабочем колесе бесконечно большого числа лопастей бесконечно малой толщины. В таком случае поток жидкости разделился бы лопастями на элементарные струйки.

Частица жидкости в межлопастном канале участвует одновременно в переносном движении, вращаясь вместе с колесом с окружной скоростью и, и в относительном движении, передвигаясь вдоль лопасти с относительной скоростью ω, направленной поотношению к скорости и под углом β (рис. 5). Геометрическая сумма скоростей и и ω называется абсолютной скоростью с жидкости. Скорость с относительно скорости и направлена под углом α,называемым углом абсолютной скорости.

Положение начального 1 и конечного 2 элементов лопасти определяетхарактер движения жидкости в межлопастном канале. Положение элементов устанавливается величиной угла β₁ на входе в колесо (окружность диаметром D₁,) и угла β ₂ на выходе жидкости из колеса (окружность диаметром D₂).

На рис. 5 показаны планы скоростей на входе и выходе колеса. и траектория 1 — 2 движения частицы жидкости. Векторы абсолютной скорости на любых радиусах колеса будут касательными к кривой 1 — 2.

При идеальном процессе в турбомашине (с соблюдением указанных выше условий) мощность N, переданная двигателем на вал турбомашины, полностью передается потоку и определяется как произведение момента М приложенных к потоку внешних сил на угловую скорость ω рабочего колеса:

N = QγHg = Mω, (1)

откуда

(2)

 

В соответствии с теоремой о моменте количества движения установившегося потока, согласно которой изменение момента количества движения от М₁ до М₂, массы т, протекающей за lc от одного сечения к другому, равно моменту М внешних сил, приложенных к потоку между

 

этими сечениями (применительно к рис. 5 начальное и конечное сечения потока — элементы соос- ных цилиндров с диаметрами оснований соответственно D₁ и D₂ ,), имеем