Modelarea Turbopompelor

A. PROBLEME REZOLVATE

1. În ajutajele unei trepte cu ac
iune aburul intr cu viteza ini
ial c0 = 60 m/s.

Cunoscând cderea teoretic de entalpie pe treapt Ht = 48 kJ/kg, înl
imea ajutajelor

la ieire la1 = 0,04 m, unghiul de ieire din ajutaje a1ef = 11 ° i coeficientul de

reducere a raportului optim de viteze kx = 0,9 s se determine:

a. diametrul mediu al treptei;

b. diagramele de viteze;

c. randamentul periferic al treptei.

Se cunoate coeficientul de reducere a vitezei în ajutaje j = 0,935.

Rezolvare

a. Diametrul mediu

Se determin cu ajutorul raportului optim de viteze în treapta de turbin axial:

Treapta de turbin fiind de tipul cu ac
iune, gradul de reac
iune al treptei este r = 0.

0,442

2

cos 11

0,9 = = × ° xopt

Viteza real de ieire din ajutaje este

( ) c1 =j × 2 × Ha + H0

unde:

( ) Ha = 1- r × Ht

este cderea de entalpie în ajutaje.

Ha = Ht = 48 kJ/kg

iar



CALCULUL TREPTEI DE TURBIN
AXIAL

56 TURBINE CU ABUR
I GAZE

este recuperarea de energie de la treapta

anterioar

1800 J/kg 1,8 kJ/kg

2

602

H0 = = =

Rezult

c1 = 0,935× 2 × (48 +1,8)×1000 = 295,08 m/s

Se poate calcula acum, cu ajutorul raportului

optim de viteze, viteza periferic

u1 = c1 × xopt = 295,08 × 0,442 = 130,35 m/s

Viteza periferic la diametrul mediu este

m/s

60 1 d1

n

u =p × ×

i deci diametrul mediu va fi

0,83 m.

3000

60 1 60 130,35

b. Diagramele de viteze

Se pot folosi dou metode pentru trasarea diagramelor de viteze: metoda grafic i cea

trigonometric. În cazul primei metode se deseneaz pe hârtie milimetric, la scar,

triunghiurile de viteze ale treptei sau, dac este accesibil un program de grafic asistat pe

calculator, se realizeaz diagramele de viteze cu ajutorul computerului, iar fiierul grafic

rezultat se poate integra într-un document text sau de calcul. Cea de-a doua metod, care va

fi prezentat mai jos, folosete proiec
iile vectorilor vitez pe dou direc
ii perpendiculare,

determinând componentele axiale i tangen
iale la intrarea i la ieirea din palete.

Fig. 4.2. Diagramele de viteze la treapta cu ac
iune

Se determin triunghiul de viteze la intrare în palete:

– componenta tangen
ial a vitezei absolute la ieirea din ajutaje

c1u = c1 × cosa1ef = 295,08× cos11° = 289,66 m/s

– componenta axial a vitezei absolute la ieirea din ajutaje

c1a = c1 × sina1ef = 295,08 × sin 11° = 56,30 m/s

– componenta tangen
ial a vitezei relative la intrarea în palete

w1u = c1u - u1 = 289,66 -130,35 = 159,31 m/s

– componenta axial a vitezei relative la intrarea în palete

w1a = c1a = 56,30 m/s

Fig. 5.1. Procesul în diagrama h – s

CALCULUL TREPTEI DE TURBIN AXIAL 57

– unghiul vitezei relative la intrare în palete

= = = 19,46°

159,31

56,30

arctg arctg

– viteza relativ la intrare în palete

2 159,312 56,302 168,67 m/s

Se pot calcula acum componentele triunghiului de viteze la ieirea din palete:

– unghiul vitezei relative la ieirea din palete se alege aproximativ egal cu cel de intrare,

treapta fiind cu ac
iune:

b 2 @ b1; b 2 = 20°

– viteza relativ teoretic la ieirea din palete

w2t = w1 = 168,97 m/s

– coeficientul de reducere a vitezei în palete y este produsul coeficien
ilor de influen


y = kb kr kw kl

în care:

kb = f (b 1 +b 2 ) = 0,89
ine cont de unghiul de întoarcere a fluidului în re
eaua de palete,

kr = f (r ) = 0,97 este influen
a gradului de reac
iune al treptei,

= 1- este dat de lungimea medie a paletelor l p (exprimat în mm), iar

kw = f (w1) = 1,025 exprim influen
a vitezei relative; (vezi fig.11.3).

Se consider lungimea paletelor la ieire l p2 egal cu lungimea paletelor la intrare

l p1 = la1 + 0,003× d1 = 0,04 + 0,003× 0,83 = 0,0425 m = 42,5 mm