Энергетические показатели отсасывающей трубы.

Средняя удельная энергии жидкости е₂ в сечении 2-2 относительно нижнего бьефа выражается трёхчленом:

(2)

где и α₂ – коэффициент неравномерности.

Энергия е₂, с которой вода покидает рабочее колесо, не может быть использована турбиной и представляет собой потерю.

Всегда стремятся снизить е₂ и за счёт этого увеличить КПД турбины. Это достигается отсасывающей трубой, представляющей собой плавно расширяющийся диффузор.

Установим, чем является е₂ при наличии отсасывающей трубы.

Для этого используем выражение (2) и формулу (1).

Получим

(3)

и окончательно

(4)

Результат получился весьма интересный. Оказывается, при наличии отсасывающей трубы теряемая энергия е₂ состоит из выходных потерь и внутренних потерь h_отс .

Для уменьшения теряемой энергии е₂ можно увеличить площадь выходного отверстия трубы F₅ (приводит к снижению v₅), однако при этом необходимо, чтобы потери h_отс не слишком возрастали.

Эти потери определяются двумя факторами: трением о стенки, имеющим сравнительно малое значение, и вихревыми потерями, вызываемыми диффузорностью.

Для обеспечения безотрывного движения, при котором потери минимальны, при осевом потоке угол конусности Θ должен быть малым (Θ < 8⁰), или, с одной стороны, 0,5 Θ < 4⁰. В турбинах угол Θ можно увеличить до 12-14⁰ и даже более, не вызывая увеличения потерь и даже получая некоторое их снижение. С этой целью поток за рабочим колесом при входе в отсасывающую трубу должен быть не осевым, а иметь небольшую крутку, что достигается подбором соответствующего режима (угол α₂ ≠ 0). Тогда возникающие центробежные силы препятствуют отрыву потока от стенок.