- •Глава і основы теории турбомашин Тема 1.1. Принцип действия турбомашин и величины, характеризующие их работу
- •Тема 1. 2. Характеристики турбомашин
- •Тема 1.3 Характеристики внешней сети турбомашин
- •Скоростной напор
- •Для насосного трубопровода
- •Тема 1.4. Работа турбомашины на внешнюю сеть
- •Тема 1. 5. Законы пропорциональности и коэффициент быстроходности турбомашин
Тема 1.3 Характеристики внешней сети турбомашин
Турбомашина соединена с внешней сетью: вентилятор с системой горных выработок, насос — с трубопроводом.
Характеристика внешней сети представляет собой зависимость между подачей и напором, который должна развивать турбомашина для движения жидкости во внешней сети.
Напор турбомашины Н расходуется на подъем жидкости на геометрическую высоту Нг (для насосной установки это расстояние по вертикали от поверхности воды в резервуаре до сливного отверстия напорного трубопровода), создание скоростного напора и сливном отверстии напорного трубопровода Нск и преодоление гидравлических сопротивлений во внешней сети — потери напора Нп .
Скоростной напор
(27)
Потери напора по длине трубопровода и в местных сопротивлениях (повороты, сужения и т. д.)
(28)
где — коэффициент местных сопротивлений;
ν — скорость движения жидкости в трубопроводе; ξ — суммарный коэффи- циент сопротивлений.
Выразив ν через подачу Q и поперечное сечение Fт внешней сети, получим
Н= Нг + RQ2, (29)
причем
(30)
где R — постоянная сети (трубопровода).
З ависимость между Н и Q — характеристика внешней сети — согласно выражению (29) в осях
Q—Н изобразится параболой. На рис. 14 характеристика внешней сети 1 построена для определенного поперечного сечения ее Fт и коэффициента сопротивления ξс. При уменьшении сечения Fт или увеличении коэффициента сопротивления ξс увеличивается согласно выражению (30) постоянная R, и характеристика 2 сети становится круче характеристики 1. При увеличении Fт или уменьшении ξс снижается RQ2, и характеристика 3 сети становится положе характеристики 1.
К. п. д. внешней сети ηт = . (31)
Рассмотренные характеристики внешней сети имеют место при турбомашинах, работающих с геометрической высотой подачи (насосы). Для турбомашин, работающих без геометрической высоты подачи (шахтные вентиляторы, см. рис. 1),
Н = RQ2, (32)
и характеристика сети изображается параболой 4, которая выходит из начала координатных осей.
Так как поперечное сечение сети может изменяться на ее протяжении (например, вентиляционная сеть шахты), для упрощения расчетов пользуются понятием «эквивалентное отверстие»— абстрактное отверстие в идеально тонкой стенке, через которое проходит заданное количество воздуха, испытывающее при этом такое же сопротивление, как в фактической внешней сети турбомашины.
Эквивалентное отверстие вентиляционной сети А (м2) определяется на основании формулы
Q = ψА√ 2gНст (33)
где Q — количество протекающего в сети воздуха, м2/с; ψ — коэффициент сжатия струи (для воздуха ψ = 0,65); √ 2gНст= ν- скорость воздуха, м/с; Нст - статическое давление.
Выражая давление Нст Н/м2 и принимая ψ = 0,65, g = 9,81 м/с' и плотность воздуха ρ = 1,2 кг/м2, окончательно для шахтной вентиляционной сети
А=1,19 (33)