Турбомашина — агрегат, в котором происходит, обмен механической энергией между потоками жидкости (газа) и системой вращающихся твердых поверхностей. В турбомашинах произвольной конструкции различаются подвижные части — ротор и неподвижные — статор. В зависимости от преимущественного направления движения рабочей среды в проточной части турбомашины рассматриваются (рис. 3.2):
1. Осевые турбомашины — движение рабочего тела происходит, в основном, в осевом направлении.
2. Радиальные турбомашины — движение рабочего тела происходит преимущественно в радиальном направлении.
3. Рилиилыю осевые турбомашины, в которых направление скорости потока изменяется из осевого в радиальное.
|
Рис, 3,2: Типы турбомашин: а - осевая цилиндрическая; б - диагональная; в - радиальная центростремительная; г - радиально - осевая (центробежный компрессор) |
Определим работу, производимую единицей массы вещества, протекающего через проточную часть турбомашины (в соответствие с термодинамикой, работа положительна, если совершается жидкостью, и отрицательна, если механическая энергия жидкости увеличивается, т.е. работа совершается над жидкостью). Величина работы равна
7 — • — , ч
I = -g-, (3.9)
где —, [Н • м] — момент сил, действующих на рабочие поверхности турбомашины; —, [1/c] — угловая скорость вращения ротора турбомашины; G, [кг/c] — расход рабочего тела. Ориентируя вдоль оси вращения ось z
цилиндрической системы координат, предпочтительной в данной задаче вследствие осевой симметрии, имеем (рис. 3.3):
— = |—| • к, — • — = —z • |—|,
(Ms — момент аэродинамических сил относительно оси z.) Расчет момента Mz произведем согласно (3.8), выбирая контрольный объем, ограниченный с боков двумя коаксиальными цилиндрическими поверхностями вращения $внутр и SHap и с торцов плоскостями Si и S2, перпендикулярными оси вращения. Внутри контрольного объема находится система твердых тел (лопастей). Чтобы исключить влиянии гидростатического давления, будем считать, что центр тяжести объема вытесненной этой системой жидкости находится на оси вращения (предположение об осевой симметрии).
|
Рис. 3.3: К выводу уравнения Эйлера для турбомашин |
Так как векторы сил давления, распределенного по боковым поверхностям контрольного объема, проходят через ось вращения, то момент сил давления относительно оси на этих поверхностях равен нулю. Силы давления на торцевые поверхности параллельны оси вращения и момент их от- z
предыдущаяследующая
