123241 (717143), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

После изучения существующих теорий рабочего процесса вихревых турбин было установлено, что ни одна из них полностью не раскрывает все факторы, влияющие на процесс передачи энергии от потока жидкости к рабочему колесу. Теоретические исследования доказали, что большую роль в рабочем процессе вихревой турбины играют поперечные вихри. Они возникают в межлопаточном пространстве рабочего колеса, вследствие вязкостно-жидкостного трения между потоком жидкости в канале и жидкостью, находящейся в данный момент между лопатками колеса.

Для более полного раскрытия процессов, протекающих в проточной части вихревой турбине, крутящий момент, возникающий на рабочем колесе, условно был поделен на две составляющие: активный и реактивный моменты. Это позволило создать расчетную схему вихревой турбины.

Для определения причины образования поперечного вихря, его геометрических и кинематических параметров разработана модель течения жидкости в поперечной плоскости канала вихревой турбины. Используя теорию турбулентных струй, получены основные зависимости такого течения. Установлено, что для выполнения условия минимальной потери энергии на вихреобразование расстояние между лопатками на колесе должно быть равно полной длине циркуляционной зоны. При увеличении длины межлопаточного канала возникает вторичная циркуляционная зона, что резко ухудшает энергетические показатели турбины из-за увеличения потерь на создание вторичных вихрей. При уменьшении длины межлопаточного канала возрастает величина крутящего момента, с одновременным увеличением потерь из-за стеснения потока на входе в колесо. Для повышения крутящего момента расстояние между лопатками не должно превышать длины первого участка циркуляционной зоны.

Определено рациональное расстояние между лопатками на рабочем колесе для получения максимального значения активного момента. Он возникает в результате взаимодействия поперечных вихрей с рабочей поверхностью лопаток. Для этого был введен безразмерный коэффициент, учитывающий создание активного момента на рабочем колесе, и получено выражение для нахождения его значений.

Создана расчетная схема определения основных энергетических характеристик вихревой турбины с боковым расположением канала. Получена зависимость теоретического КПД рабочего процесса от коэффициента скорости, показывающая насколько рабочий процесс вихревых турбин существенно отличается от рабочего процесса машин динамического принципа действия. Определена структура потерь энергии в вихревой турбине. Установлено, что наибольшее значение имеют потери, обусловленные сопротивлением вращению рабочего колеса турбины в среде вязкой жидкости.

Получено выражение для определения дополнительного крутящего момента на рабочем колесе, возникающего вследствие взаимодействия струи жидкости, вытекающей из сопла, с лопатками рабочего колеса.

Экспериментальные исследования подтвердили достоверность научно-методических результатов, полученных в ходе теоретических исследований. После обработки экспериментальных данных были построены зависимости, определяющие влияние геометрических параметров вихревой турбины и соплового аппарата на энергетические характеристики привода. Даны практические рекомендации по проектированию вихревых турбин. Они представлены в виде таблицы наиболее рациональных геометрических параметров вихревой турбины и соплового аппарата, обеспечивающие эффективную работу привода.

На основе созданной расчетной схемы, а также с учетом существующих методик расчета гидродинамических очистителей разработана методика расчета параметров гидравлического привода вихревого типа и роторного гидродинамического очистителя, построены их совместные характеристики. Основные результаты методики проверены на экспериментальном образце вихревой турбины. Расхождения между теоретическим и экспериментальным способами определения скорости вращения фильтроэлемента гидродинамического очистителя составили не более 20–25%. Результаты проверки позволяют рекомендовать методику к практическому применению.

Результаты исследования могут быть использованы при разработке и изготовлении рабочих колес вихревых машин, центробежных насосов и турбокомпрессоров.

Результаты диссертационной работы внедрены на промышленном предприятии ОАО «Снежнянскхиммаш» (г. Снежное, Украина) и в учебном процессе Донбасского горно-металлургического института.

Ключевые слова: вихревая турбина, рабочий процесс, методика расчета, гидравлический привод вихревого типа, гидродинамический очиститель.

Характеристики

Список файлов реферата