Особенности работы радиальной центростремительной турбины
Рассмотрим особенности устройства и работы центростремительной радиальной турбины, широко применяемой в наддувочных турбокомпрессорах. Схема устройства радиальной турбины изображена на рис. 7.1. Из подводящего патрубка 1 газы поступают в сопловой аппарат 2 и далее в рабочее колесо 3, представляющее собой крыльчатку с радиальными лопатками. Выходные кромки рабочих лопаток загнуты таким образом, чтобы направление вектора абсолютной скорости газа на выходе было близко к осевому (поэтому более строго было бы называть такие турбины радиально-осевыми). Окружные скорости на входе в рабочее колесо и1 и на выходе из него и2 имеют разные значения. Так как диаметр рабочего колеса на входе d1 больше среднего диаметра на выходе d2 то при одном и том же числе оборотов п
Рис. 7.1
Относительная скорость газа изменяется не только вследствие расширения, но и под действием сил инерции, которые в центростремительной турбине замедляют скорость перетекания газа в межлопаточных каналах рабочего колеса. Для преодоления тормозящего влияния центробежных сил при движении газа от периферии к центру рабочего колеса центростремительные турбины всегда выполняются реактивными, со средней степенью реактивности ρ = 0,45÷0,55. Малые перепады давления газа в рабочем колесе (при малых ρ) могут оказаться недостаточными для преодоления центробежных сил, и тогда относительная скорость газа на выходе может стать равной нулю. Момент сил, действующих на рабочие лопатки турбины,
, | (7.1) |
где и - соответственно радиусы входной и выходной кромок рабочего колеса (см. рис. 7.1); .
Работа газа
, | (7.2) |
где - угловая скорость вращения ротора турбины.
При
(7.3) |
Подставив (7.3) в (7.2), получим формулу для определения работы
, | (7.4) |
Здесь характеризует использование кинетической энергий газа, образованной в сопловом аппарате; соответствует работе, полученной вследствие ускорения газа в рабочем колесе; соответствует работе центробежной силы, действующей на 1 кг газа при изменении окружной скорости от и1 до и2.
В центростремительной турбине и1 > и2, поэтому работа центробежной силы суммируется с первым и вторым членами формулы (7.4) и увеличивает работу Lu. В центробежной турбине и2 > и1 поэтому Lе имеет положительный знак и уменьшает суммарную работу турбины Lu.
Так как в качестве наддувочных турбин применяются как осевые, так и радиальные, следует учитывать их относительные преимущества и недостатки.
Дата добавления: 2015-07-24; просмотров: 1365;