Тема 1.3. Характеристики зовнішньої мережі. Режими роботи турбомашин

План:

1.3.1. Характеристики зовнішньої мережі турбомашин.

1.3.2. Режими роботи турбомашин.

1.3.1. Турбомашини працюють на зовнішню мережу вентилятор на систему гірничих виробок шахти чи тупиковий вибій, насос на трубопровід.

Характеристика зовнішньої мережі представляє собою залежність між подачею і напором, який повинна розвивати турбомашина для руху рідини в зовнішній мережі. Напір, що створюється насосною установкою затрачається на підйом рідини на геометричну висоту Н_г, створення швидкісного напору Н_шв і подолання втрат напору в зовнішній мережі Н_в.

Швидкісний напір визначиться з рівняння

Н_шв = v ²/ 2 g

Втрати напору складаються з місцевих і втрат напору по довжині

H_в = (l×· l ¤ d +åx) × v ²¤ 2× g = x _с × v ²¤ 2 g, (13)

де l - коефіцієнт тертя, l - довжина труби, d - діаметр,

x - коефіцієнт місцевих опорів, v - швидкість руху рідини, x _с - сумарний коефіцієнт опорів Виразивши швидкість через подачу Q і площу поперечного перерізу А (v = Q¤A), з рівняння (13) отримаємо H_в =x _с × Q ² ¤ 2× g ×A ²,

Н_{ш в} = Q ²¤ 2× g ×A ²,

H = H_г + Н_шв + Н_в = Н_г +((1+x _с) ¤ 2× g ×A ²) Q ².

Величина R =(1+x _с) ¤ 2× g×A ² називається сталою мережі.

Рівняння характеристики зовнішньої мережі для насосів матиме вигляд (рис. 7):

Н =Н_г+R× Q ². (14)

Для вентиляторів, які працюють без геометричної висоти подачі, рівняння матиме вигляд (рис. 8):

Н = R × Q ² (15)

Н Н

Н_г

Q Q

Рис. 7. Характеристика зовнішньої Рис. 8. Характеристика зовнішньої

мережі для насосів. мережі для вентиляторів.

1.3.2. Робочий режим турбомашин - це точка перетину індивідуальної характеристики турбомашин і характеристики зовнішньої мережі, які побудовані в однаковому масштабі.

Розрізняють чотири режими роботи турбомашин:

1. Стійкий (рис. 9) - якщо характеристики перетинаються в одній точці.

2. Оптимальний (рис. 10) – це стійкий режим роботи при максимальному К. К. Д.

3. Нестійкий (рис. 11) – якщо характеристики перетинаються в двох і більше точках.

4. Режим роботи відсутній (рис. 12) – якщо характеристики не перетинаються.

Нестійкий режим роботи або його відсутність свідчать про невірний вибір турбомашини для заданої геометричної висоти. Для усунення нестійкого режиму роботи необхідно: збільшити частоту обертання вала в межах норми або збільшити число послідовно з’єднаних коліс.

Усунути нестійкий режим роботи зміною характеристики мережі не можна, так як турбомашина працює з визначеною геометричною висотою подачі.

В загальному випадку зміна режиму роботи може відбуватися:

1. Зміною характеристики зовнішньої мережі при постійній характеристиці турбомашини.

2. Зміною характеристики турбомашини при постійній характеристиці мережі.

Н Н

η η

Q Q

Рис. 9. Стійкий режим роботи Рис. 10. Оптимальний режим роботи

Н Н

Q Q

Рис. 11. Нестійкий режим роботи. Рис. 12. Режим роботи відсутній.

Контрольні запитання до теми 1.3:

1.3.1.1. Визначити сталу мережі R, якщо сумарний коефіцієнт опорів x с=20, діаметр трубопроводу d =0,2 м.

1. 10 с²/м ³ ; 2. 1087 с²/м ³ ; 3. 1,09 с²/м ³ .

1.3.1.2. Насос подає воду на висоту 500 м, стала мережі R=1000 c²/м ³_.

Побудувати характеристику зовнішньої мережі.

1.3.2.1. Оптимальний режим роботи турбомашини буде якщо:

1. Характеристики турбомашини і зовнішньої мережі перетинаються в одній точці;.

2. - ² - в двох і більше точках;

3. - ² - в одній точці, яка відповідає максимальному К.К.Д.

1.3.2.2. Нестійкий режим роботи можна усунути:

1. Зміною характеристики турбомашини;

2. Зміною характеристики зовнішньої мережі;

3. Усунути неможливо.