Ventilatoare Suflante Turbocompresoare

Turbomasinile sunt masini rotative la care comprimarea gazului sau vaporilor se obtine prin actiunea unui rotor asupra curentului permanent de gaz, modificând presiunile si vitezele gazului.

Dupa directia de curgere a gazului sau vaporilor turbomasinile se împart în doua mari grupe:

- turbomasini axiale si

- turbomasini centrifugale sau radiale

Fig. 1.1 Turbomasina de tip axial

Uneori în clasificare se considera si o a treia grupa, denumita turbomasini "diagonele". Având în vedere însa ca functional si constructiv aceasta grupa împrumuta elemente atât de la turbomasinile axiale cât si radiale poate fi considereta o combinatie a acestora.

La turbomasinile axiale particulele de gaz sunt transportate de la intrare spre iesire pe traictorii paralele cu axa masinii, cu viteze de antrenare practic constante, iar la cele diagonale acest transport se face pe traictorii elicoidale.

La turbomasinile centrifugale, transportul particulelor de gaz se face dupa directii variabile, fiind la intrare perelele cu axa rotorului, iar la iesire radiale, deci în rotor are loc o schimbare a directiilor cu 90°.

In figurile 1.1, 1.2 si 1.3 sunt prezentate cele trei tipuri de turbomasini.

Presiunea statica la aceste compresoare se obtine pe seama variatiei vitezei

Ventilatoare, suflante, turbocompresoare

relative si a vitezei periferice a curentului de gas ce trece prin rotor, iar presiunea dinamica prin cresterea vitezei absolute în rotor. La iesirea din rotor se ataseaza difuzoare sau aparate directoare, care micsoreaza viteza gazului si prin aceasta transforma presiunea dinamica în presiune statica.

Fig. 1.2 Turbomasina de tip axial

Realizarea cresterii presiuni la turbocompresoare se face deci prin procedeul dinamic, când energia cinetica se transforma în energie potentiala, spre deosebire de compresoarele volumice, la care cresterea presiunii se face prin procedeul static.

Fig. 1.3 Schema unei turbomasini de tip diagonal

Din motive gazodinamice si mecanice, într-o singura treapta (un singur rotor) nu se poate obtine decât o presiune limitata. Pentru obtinerea unor presiuni mai ridicate se recurge la constructia turbomasinilor în mai multe trepte. De asemenea cu un singur turbocompresor nu se poate depasi o anumita valoare a debitului si de aceea pentru debite mai mari se cupleaza mai multe turbocompresoare în paralel

Se mentioneaza ca turbocompresoarele nu sunt economice decât pentru debite mai mari de 100 m3. Pentru turbomasinile frigorifice se da limita inferioara aproximativa a puterii

Ventilatoare, suflante, turbocompresoare

frigorifice pentru diversi agenti de la care utilizarea turbomasinilor devine economica.

1.2 Alegerea turbomasinilor

Pentru alegerea unui turbocompresor se cer o serie de date asupra gazului utilizat, a raportului de comprimare, a temperaturii si presiunii de aspiratie. Acesta este cazul când turbocompresorul functioneaza într-un circuit închis cum ar fi instalatiile frigorifice sau alte instalatii pentru vehicularea gazelor, când temperatura si presiunea de aspiratie ramân constante pentru un anumit regim. Pe lânga instalatiile în circuit închis turbomasinile functioneaza si în instalatii în circuit deschis, ca de exemplu în cazul evacuarii unor gaze din diferite spatii (la avioane, rachete, vehicule rutiere si navale) când presiunea si temperatura de aspiratie variaza foarte mult din cauza vitezelor si a schimbarii rapide a pozitiilor acestora. In aceste cazuri vor trebui luate masuri pentru dirijarea cât mai judicioasa a curentului de gaz.

In cazul general pentru calculul unuei turbomasini se considera ca debitul este constant. Turatia influenteaza în mare masura asupra dimensiunilor si constructiei masinii, deci asupra pretului. Dar turatia masinii trebuie cercetata din punct de vedere gazodinamic, al rezistentei si al conditiilor de echilibrare. Curgerea fluidelor prin masina comporta cunoasterea numarului critic Mach ca limita superioara si a numarului Reynolds ca limita inferioara.

Corelatia între debitul turbocompesorului , turatie si raportul de comprimare se face în asa fel ca masina sa functioneze la un randament optim.

Ca o ilustrare a influentei turatiei asupra dimensiunilor si constructiei compresorului în fig. 1.5 se dau marimea si numarul de rotoare pentru aceleasi coditii de functionare.