Раздел 1. Основы теории турбомашин.

Тема 1. Понятие о турбомашине, ее устройстве и принципе работы.

Понятие о турбомашине. Разновидности турбомашин. Общее устройство и принцип работы осевых и центробежных (радиальных) турбомашин. Назначение основных элементов: коллектора, направляющего и спрямляющего аппаратов, обтекателя, диффузора. Величины (параметры, характеризующие работу турбомашин: производительность (подача), давление (напор), мощность, к.п.д., частота вращения. Размерность параметров в соответствии с ГОСТом.

Литература

Основная: [1, с. 8-11]

Дополнительная: [7, с. 5-9]

Методические указания

Изучение этой темы имеет важное значение, так как на базе полученных знаний в последующих трех разделах будут изучаться шахтные вентиляторные, насосные и компрессорные установки, основные элементы которых похожи и имеют то же назначение. Поэтому следует хорошо уяснить принцип действия и различия между центробежной и осевой турбомашинами, назначение и устройство их основных элементов, разновидности турбомашин и их отдельных элементов. Размерности величин, характеризующих работу машин, следует изучать по литературе 2, 6, где они приведены в международной системе единиц СИ. Но так как промышленность и некоторая справочная литература полностью еще не перешли на международную систему единиц, следует изучить и некоторые наиболее распространенные внесистемные единицы и их соотношение с единицами в системе СИ.

Вопросы для самопроверки

1. Что называют турбомашиной?

2. Назвать основные элементы центробежной и осевой турбомашин

3. Разновидности турбомашин. Какие из них применяются в угольной промышленности?

4. В чем сходство и в чем различие осевой и центробежной турбомашин?

5. Что дает параллельное и последовательное соединение турбомашины?

6. Назвать величины, характеризующие работу турбомашин и указать их размерности.

7. Почему для различных шахтных турбомашин применяются разные измерения подачи (производительности)?

Тема 2. Основное управление колеса турбомашины. Теоретические индивидуальные характеристики.

Основное уравнение колеса турбомашины. Анализ уравнения. Диаграмма скоростей в центробежном колесе. Основное уравнение центробежной турбомашины. Циркуляция скорости. Теоретическая производительность центробежной и осевой турбомашины.

Теоретические индивидуальные характеристики турбомашины. Их зависимость от типа рабочих колес. Анализ теоретических характеристик турбомашин.

Литература

Основная: [1, с. 11-17]

Дополнительная: [7, с. 9-16]

Методические указания

При изучении темы следует уяснить предположения, допускаемые при выводе теоретических характеристик, какое движение совершает частица жидкости (текущего) в межлопастном канале, как направлены окружная и относительная скорости, изучить диаграмму скоростей на выходе и входе рабочего колеса по рис. 5 [2].

Анализируя основное уравнение центробежной турбомашины, необходимо уяснить, от каких величин зависит теоретический напор турбомашины, чем характеризуется закручивание потока текучего в колосе, что такое циркуляция скорости. Аналогично анализируются уравнение теоретического напора осевой турбомашины, уравнение теоретической производительности и уравнение теоретических индивидуальных характеристик центробежной и осевой турбомашин. Так как в уравнениях теоретических характеристик теоретический напор прямо пропорционален теоретической производительности в первой степени, то графические характеристики выражаются прямыми линиями, имеющими наклон от того, как загнуты лопасти колеса. При этом обратить внимание на то, как загнуты лопасти рабочих колес шахтных насосов, вентиляторов и компрессоров и при каких таких лопастях будет максимальный к.п.д.

Вопросы для самопроверки

1. От каких величин зависит теоретический напор турбомашины?

2. Какое движение совершает частица текучего в межлопастном канале?

3. Как направлены окружная, относительная и абсолютная скорости при движении частицы текучего в колосе?

4. Какие применяют типы рабочих колес центробежной турбомашины?

5. Как выглядят теоретические характеристики центробежной турбомашины при различных загибах лопасти колеса?

6. Какой вид имеет теоретическая характеристика осевой турбомашины? Сравнить ее с теоретическими характеристиками центробежной турбомашины?

Тема 3. Действительные индивидуальные характеристики турбомашин.

Понятие о действительной характеристике турбомашины. Коэффициент циркуляции. Формы действительных индивидуальных характеристик турбомашин, их зависимость от угла выхода лопаток. Сравнение действительных индивидуальных характеристик турбомашин различных видов. Эксплутационные (полные) действительные характеристики центробежных и осевых турбомашин. Анализ характеристик. К.п.д. турбомашин: полный, гидравлический, объемный, механический.

Литература

Основная: [1, с. 17-22]; [3, с. 23-73, 92-109]

Дополнительная: [5, с. 21-108]; [11, с. 231-234]

Методические указания

Действительными индивидуальными характеристиками пользуются в дипломных проектах при определении режима работы турбомашины. Поэтому очень важно при изучении этой темы ознакомиться с формами этих хар-тик по учебнику - 2 и приведенной литературе, уяснить, почему действительная хар-ка расположена ниже теоретической, сравнить действительные хар-ки турбомашин различных типов, научиться ими пользоваться. В справочной литературе для вентиляторов их называют аэродинамическими хар-ками, для насосов - характеристическими кривыми или просто характеристиками. При этом для вентиляторов приводится обычно не одна, а несколько эксплутационных хар-тик, соответствующих различным углам лопаток рабочего колеса или направляющего аппарата. Хар-ки насосов даются обычно для одного рабочего колеса. Чтобы получить хар-ку насоса с несколькими колесами, необходимо величину напора умножить на число колес секционного насоса. Действительные характеристики центробежной турбомашины с лопатками, загнутыми вперед, имеют вид выпуклой кривой, с лопатками, загнутыми назад - падающей кривой (безгорбовые хар-ки), а осевой машины - седлообразной кривой. При этом впадина на действительной хар-ке осевой турбомашины тем больше, чем угол установки лопастей относительно втулки.

Вопросы для самопроверки

1. Что называют действительной индивидуальной характеристикой турбомашины?

2. Почему действительный напор турбомашины меньше теоретического?

3. Как изменяется давление жидкости в межлопастном канале колеса при различных подачах и скорости на выходе колеса в реальной турбомашине?

4. Как расположены действительные хар-ки турбомашин в зависимости от конструкции машины и лопатки?

Тема 4. Характеристика внешней сети. Режим работы турбомашины.

Внешняя сеть турбомашин. Уравнение и характеристика внешней сети для вентиляторных и водоотливных установок. Понятие об эквивалентном отверстии.

Режимы работы турбомашин. Номинальный оптимальный режим и его параметры. Причины несовпадения рабочего режима с номинальным. Зона промышленного использования турбомашин. Понятие об устойчивых и неустойчивых режимах работы.

Литература

Основная: [1, с. 22-27];

Дополнительная: [7, с. 21-25]

Методические указания

Характеристикой внешней сети называют зависимость между количеством жидкости (воздуха), транспортируемой в единицу времени, и напором (давлением) в сети, по которой перемещается жидкость. Вначале надо рассмотреть разновидности внешних сетей (трубопровода, системы горных выработок), на которые могут работать шахтные турбомашины. Затем выразить эту зависимость графически и аналитически; сравнить хар-ки внешней сети вентиляторной и насосной установок, а также с хар-ми осевой и центробежной турбомашин. Анализируя уравнения характеристик внешней сети, уяснить все величины, входящие в уравнение, решить задачи на построение хар-тик внешней сети; Объяснить, куда расходуется напор при работе на сеть с геометрической высотой подачи и от чего зависит постоянная сети (трубопровода).

Режим работы турбомашины графически находят как точку пересечения хар-ки турбомашины и хар-ки внешней сети, построенные в одинаковых масштабах. Опустив из этой точки перпендикуляры на оси координат и на кривую к.п.д., находят соответствующие параметры турбомашины: подачу, напор и к.п.д. Номинальный (оптимальный) режим работы турбомашины соответствует максимальному к.п.д. турбомашины. При этом режим работы может оказаться неустойчивым или вообще отсутствовать. В первом случае на графике будут две и более точек пересечения хар-тик турбомашины и внешней сети, во втором случае точка пересечения отсутствует.

Неустойчивую работу турбомашины можно устранить одним из способов регулирования и правильным подбором машины для данной сети.

Вопросы для самопроверки

1. Что называют характеристикой внешней сети?

2. Написать уравнения хар-тик вентиляторной сети и трубопровода водоотливной установки.

3. Построить характеристики внешней сети для вентиляторной и водоотливной установок.

4. От каких величин зависит постоянная внешней сети (трубопровода)?

5. Как найти режим работы турбомашины и ее параметры графически?

6. Какой режим работы называют неустойчивым?

7. Когда режим работы турбомашины на данную сеть отсутствует?

8. Как устранить неустойчивый режим работы турбомашины?

9. Какой режим работы турбомашины называют номинальным?

Тема 5. Законы пропорциональности. Коэффициент быстроходности.

Подобие действительных характеристик. Законы пропорциональности. Коэффициент быстроходности турбомашины.

Литература

Основная: [1, с.22-30]

Дополнительная: [7, с. 18-21]

Методические указания

Прежде всего, необходимо установить, какие машины называют геометрически подобными и как выразятся графически их действительные характеристики, а также характеристики одной т той же турбомашины при различных способах регулирования. Анализируя законы пропорциональности для подобных машин и одной и той же турбомашины, необходимо установить зависимость между основными параметрами турбомашины: подачей, напором, мощностью, частотой вращения и диаметром рабочего колеса, уяснить, на какие турбомашины эти законы не распространяются, решить задачи на нахождение одного из параметров машины при изменении остальных и наоборот.

Затем необходимо вывести формулы коэффициентов быстроходности для вентиляторов и насосов и уяснить, для чего они вводятся.

Вопросы для самопроверки

1. Какие турбомашины называются геометрически подобными?

2. Как располагаются на графиках действительные характеристики турбомашины с различными частотами вращения, углами установки лопастей рабочего колеса, направляющего аппарата?

3. Как изменится подача, напор и мощность турбомашин, если диаметр колеса изменили в 1, 2 раза?

4. Как изменится подача, давление и мощность вентилятора, если частоту вращения увеличили в 1, 1 раза?

Предыдущая 1 234 5 6 7 8 Следующая