Turbomаshinаlаrning nаzаriy аsoslаri. Ulаrning turlаri vа gidro-аerodinаmik sхemаlаri. Ishchi g’ildirаkli suyuqlik хаrаkаtining kinemаtikаsi

Turbomаshinаlаrning nаzаriy аsoslаri. Ulаrning turlаri vа gidro- аerodinаmik sхemаlаri. Ishchi g’ildirаkli suyuqlik хаrаkаtining kinemаtikаsi. Suyuqlikni ishchi g’ildirаkkа kirish vа chiqish joylаridаgi tezlik diаgrаmmаlаri R E J A : 1. Turbomashina ishchig‘ildirakda suyuqlik oqimi xarakati. 2. Turbomashinaning nazariy zo‘riqmasi. 3. Turbomashinaning nazariy unumdorligi. 4. Turbomashinaning nazariy xarakteritikasi. 5. Turbomashinalarda energiya isrofi va uning xaqiqiy xarakteristikalari.0102 08160D 1902 1B02 1C02 1E02 170A160D gidravlik mashinalar Sun’iy ravishda tuliq nisbiy energiya farqi gidravlik mashinalar vositasida amalga oshiriladi. Gidravlik mashinaning ishchi organi suyuqlik oqimi bilan o‘zaro muloqotda bo‘lib unga tashqaridan sun’iy ravishda energiya uzatadi. Uzatilgan energiya miqdori suyuqlikni kerakli balandlikka ko‘tarish va qarshiliklarni engib o‘tish uchun sarflanadigan ishga etarli bulishi kerak. Gidravlik mashinalar konchilik sanoatida shaxta va karerlarni shamollatish, kon suvlarini er sathiga chiqarib tashlash va siqilgan havo energiyasida ishlaydigan kon mashinalari va uskunalarini yuqori bosimli havo bilan ta’minlashda qo‘llaniladi. 01 0102 01 02 01 0A05 01 0A15 01 18060D 151B 12 1109 0B 01 18060D 1909 0E09 1609 0E09 02 Ishchi g‘ildirakda su yuq lik oqimi juda murakkab harakat bilan harakatlanadi . Oqim harakatini murakkabligi i shchi g‘ildirakning geometrik o‘l cha mlari, parraklarning soni va sha kli, oqimning harakat turi va bo shq a ko‘rsatki chl arga bog‘liq. Murakkab oqim harakatini o‘rganish qiyin bo‘lganligi u chu n u soddaroq harakat bilan alma sht iriladi. Buning u chu n: 1- rasm. I shchi g‘ildirak kesimi 1. Markazdan qo chm a turboma shi na ishchi g‘ildiragi aylanish o‘ qiga perpendikul yar bo‘lgan I-I (1rasm) tekislik bilan sha rtli ravi shd a kesiladi. Natijada i shchi g‘ildirakning i chk i va ta shq i aylanalari hamda parraklar bilan che garalangan halqasimon radial panjara (re shyot ka) hosil bo‘ladi. Su yuq lik parraklar oralig‘iga halqasimon radial panjaraning i chk i aylanasi bo‘yi cha k 2.Har bir parraklar qadamidagi (parraklar qadami aylana uzunligini parraklar soniga bo‘lgan nisbati) va ishchi g‘ildirak eni v 2 (parrak uzunligi)dagi oqim tezliklari bir hil deb qaraladi. 3.Ishchi g‘ildirakning parraklar soni cheksiz ko‘p va ular qalinlikga ega emas deb faraz qilinadi. Bu bilan suyuqlik oqimi parraklar ta’sirida cheksiz va parallel tizillamalarga (struya) bo‘linadi. Bu bilan har bir tizillama oqim harakat troektoriyasini parraklar shakliga mos kelishiga sharoit yaratiladi. 4.Suyuqlik harakati barqarorlangan harakat deb qaraladi. Ma’lumki barqarorlangan harakatda tezlik vaqtga bog‘liq emas. 5.Ishchi g‘ildirakda energiya isroflari bo‘lmaydi deb qaraladi. Bu bilan ishchi g‘ildirakga uzatilgan mexanik energiya to‘liq suyuqlikga o‘tadi deb qarashga imkon beradi. Bunday chekla Nazariy i shchi g‘ildirakdan oqib o‘tuv chi su yuq lik oqimining tezlik vektorlari oqimni halqasimon radial panjaraning kirish va chi qish nuqtalariga topiladi. I shchi g‘ildirak aylanma harakat bilan harakatlanganda su yuq lik zarra cha si bir vaqtning o‘zida aylanma va nisbiy harakatlar ta’sirida bo‘ladi. Aylanma harakat –bu zarra cha ning i shchi g‘ildirak bi lan harakatidir. Uning harakat troektori yas i halqasimon radial panjaraning i chk i va ta shq i aylanalariga mos keladi. Aylanma harakat tezlik vektori -u  esa i chk i yok i ta shq i aylanalarga urinma ko‘rini shi da bo‘ladi. Nisbiy harakat - bu zarr acha ning parraklar oralig‘ida parrak bo‘ylab harakatidir. Nisbiy harakat troektori yas i parrak sha kliga mos bo‘lganligi u chu n uning tezlik vektori W  parrak sirtiga urinma hold Ishchi g‘ildirakning kirish va chi qish nuqtalari u chu n zarra cha ning tezlik diagrammasi (37) ifoda asosida chi ziladi va uning ko‘rini shi 2.2 - rasmda keltirilgan. Bu erda mos ravi shd a: 2-rasm . Markazd an qo chm a turboma shi na su yuq lik zarra cha larini tezlik vektorlari u1, u2- ishchi g‘ildirakning kirish va chi qish nuqtalaridagi zarra cha ning aylanma tezlik vektorlari .u1- xalqasimon radial panjaraning ichk i aylanasiga , u2-esa ta shq i aylanasiga urinma ko ‘ri ni shi ga ega ; W 1,W 2,- ishchi g‘ildirakning kirish va chi qish nuqtalaridagi nisbiy tezlik vektolari W 1 parrakning kirish va W 2 esa chi qish nuqtalari sirtiga urinma ko ‘rini shd a bo ‘ladi . S 1 S 2 - ishchi g‘ildirakning kirish va chi qish nuqtalaridagi zarra cha ning absol yut tezlik vektorlari ular (37) ifod Turbomashinaning nazariy zo‘riqmasi Parraklar soni cheksiz va qalinlikga ega bo‘lgan hamda energiya isrofi yo‘q deb faraz qilingan ishchi g‘ildirak nazariy (ideal) ishchi g‘ildirak deb qabul qilingan. Ideal ishchi g‘ildirak orqali suyuqlik oqimiga uzatilgan mexanik energiya uning nazariy zo‘riqmasi deyiladi. Mexanik energiyani parraklar orqali suyuqlik oqimiga o‘tish jarayoni tizillama (struynoe) va uyurma (vixrevie ) harakat nazariyalari asosida o‘rganilgan. Tizillama harakat nazariyasi okim bir necha o‘zoro parralel tizillamalardan tashkil topgan va chegaralangan joyida harakatlanadigan oqimlar uchun qo‘llaniladi. Uyurma harakat nazariyasi esa parraklarni oqim bilan o‘zaro muloqati natijasida parraklar atrofida paydo bo‘ladigan uyurma harakatni parralel oqim harakatiga ta’siri natijasi Turboma shi na zo‘riqmasini bu usulda aniqla shd a su yuq lik oqimining harakat miqdori momenti va harakat miqdor momentini o‘zgari shi teoremasidan foydalaniladi. Bu teoremaga binoan ke sim yuz adan bir sekund davomida oqib o‘tadigan su yuq lik massasining harakat miqdori momenti l c m M    (39) bu erda s - su yuq lik oqimining absol yut tezligi, m \\sek; l elka, m. su yuq lik oqimining bir kesimdan ikkin chi kesimga cha oqib jara yon ida harakat miqdori momentini o‘zgari shi 1 2 M M M    (40) va u   va    kesimlar or alig‘ida (2 -rasm) su yuq lik oqimiga ta’sir etuv chi ku chl ar momentiga teng Yuq oridagi (1.39) va (1.40) ifolarga asoslanib bir sekund davomida i shchi g‘ildirakdan oqib o‘ta yot gan su yuq likning xarakat miqdori momentning quydagi cha yoz ish mumkin: - ki bu erda: l1 – ishchi g‘ildirak markazidan ab sol yut tezlik S 1 vektorining davomiga cha bo‘lgan eng qisqa (perpendikul yar ) masofa (elka) m: l2 – ishchi g‘ildirak markazidan absol yut tezlik S 2 vektorining davomiga cha bo‘lgan eng qisqa masofa (elka) m: (2 - rasm) Absol yut tez lik vektorlarini i shchi g‘ildirak markazi bilan sha rtli ravi shd a birla sht irsak to‘g‘ri bur cha kli u chb ur cha k hosil bo‘ladi. (2 - rasm) U chb ur cha klarning gipotenuzasi kirish kesimida i shchi g‘ildirakning i chk i radiusi –r va chi qish kesimida esa ishchi g‘ildir akning ta shq i rad yus i – R ga teng. Ishchi rad yus –r bilan elka -l1 va ta shq i rad yus i – R bilan elka -l2 orasidagi markaziy bur cha klar mos ravi shd a 1  va 2  bur cha klarga teng: To‘g‘ri burchali uchburchaklardan 1 1 cos    2 2 2 cos    C C u - absol yut tezlik vektori -S 2-ni aylanma tezlik vektori –u2-ga proeksi yas i. Uni chi qish kesimdagi oqimni buralish tezligi deyiladi. Buralish tezliklari -S1i va S 2i-larni (44) ifodaga qo‘yib chi qsak u quyidagi ko‘rini shg a keladi ) ( 1 2 r C R C m M u u      (45) Harakat miqdori momentini o‘zgari shi teoremasiga binoan i shchi g‘ildirak parraklari oralig‘idan o‘tadigan su yuq lik oqimining harakat miqdori momentini o‘zgari shi shu oraliqda su yuq likga ta’si r etuv chi ku chl ar momentiga teng. YA’ni  M = ) ( 1 2 r C R C m M u u      (46) bu erda:  M -ta shq i ku chl ar momenti. Parraklar oralig‘idan oqib o‘tadigan su yuq likga ta’sir etuv chi ku chl ar quyidagilardan iborat: - su yuq lik masasi ni og‘irlik ku chi -F 0; - kirish va chi qish kesimlar Bu ku chl arning i shchi g‘ildirak markaziga nisbatan momentlari ,0 0 0 l F M   б б б l F M   , u u u l F M   , u u l F M u  TTT lFM  (47) Og‘irlik – F 0 va bosim F b- ku chl arining og‘ irlik markazi i shchi g‘ildirak markazidan o‘ti shi sababli 0 0  l va 0  б l hamda bu ku chl ar paydo qiladigan momentlar 0 0  M va 0  б M Ideal i shchi g‘ildirakda energiya isrofi yo‘q deb faraz qilingan ligi u chu n gidravlik qar shi liklar natijasida paydo bo‘ladigan i shq alanish ku chi 0  uF teng va moment ham nolga teng. ) ( 14 24 r c R c m M M T      (48) Elektrotexnika fanidan ma’lumki kuch momentini bur cha k tezlik  ga ko‘paytmasi quvvatni beradi. Shu ning u chu n N w M T   (49) Bu quvvat muhit zo‘riqmasini o shi ri shg a sarflanadigan quvvatga tengdir. Shu ning uchu n (1.2 Buerda  va t indekslari zo‘riqma (bosim) ideal i shchi g‘ildirak u chu n topilganligini belgilaydi. Ta shq i kuch momenti ), ( 1 2 r c R c m u u       , Q p m   2u R    va 1u r w   ekanlik larni e’tiborga olib (50) (51) ifodalarni quyidagi turini shd a yoz ish mumkin: ; ) ( 1 1 2 2 1 2 g c u c u Q g r c R c Q u u u u                   m. (52) ventil yat or u chu n ) ( ) ( 1 1 2 2 1 2 u u u u c u c u Q r c R c q                  ; Pa (53) Yuq oridagi (1.52) ifoda markazdan qo chm a nasosning nazariy zo‘riqma va (53) ifoda esa markazdan qo chm a ventil yat orning nazariy bosim tenglamalari deb ataladi. Nazariy zo‘riqma va nazariy bosim tenglamalari birin chi marta L. Eyler tomonidan yar atilganligi u chu n ularni Eyler tenglamasi deb ham yur Su yuq lik oqimining i shchi g‘ildirakga kirish kesimidagi buralish tezligi u c1 parraklarning oldi tomoniga o‘rnatiladigan maxsus moslama – yo‘nalt iruv chi apparat yor damida paydo qilinadi. Markazdan qo chm a nasos ventil yat orning ayrim turlarida yo‘naltiruv chi apparat o‘rnatilmaydi. Bu holda su yuq lik oqimi i shchi g‘ildirakga radian yo‘nali shd a ( ) 90 0 1  kiradi va uning buralish tezligi 0 1  u c bo‘ladi. Bu turdagi markazdan qo chm a turboma shi nalarning nazariy zo‘riqma (bosim) tenglamasi quyidagi ko‘rini shg a ega bo‘ladi: nasos u chu n g c u u2 2    (54) ventil yat or u chu n u c u 2 2      (55) Su yuq lik oqimining i shchi g‘ildirakdan chi qish kesimidagi buralish tezligi u c2 bevosita parraklar yor damida hosil bo‘ladi. Demak aylanish tezligi const n  bo‘ Tizillama harakat nazari yas i asosida topilgan naza riy zo‘riqma tenglama o‘q chi ziqli turboma shi nalarning nazariy zo‘riqmasini aniqla shg a imkon beradi. o‘q chi ziqli turboma shi nalarda zarra cha ning aylanma harakati parrak uzunligi bo‘ylab o‘zgaruvgan bo‘ladi. Uning minimal qiymati parrakni vtulkaga o‘rnatilgan qismida (1.4 -rasm), maksimal qiymati esa oxirgi (qobig‘ga yaq in) kesimida bo‘ladi. Shu bilan bir qatorda ma shi na o‘qidan birhil radiusda olingan kesimda zarra_aning aylanma xarakat tezliklari parrak cha kirish va chi qish joylarida o‘zaro teng. YA’ni u u u   2 1 (56) Bu holda o‘q chi ziqli turboma shi naning zo‘riqmasini (bosimi) (52) va (53) tenglamalarga asoslanib qo‘ydagi ko‘rini shd a yoz ish mumkin: nasos u chu n g c c u u u ) ( 1 2      (57) ventil yat or Turboma shi naning nazariy unumdorligi. Ideal turboma shi naning unumdorligi sarf tenglamasi C S Q T   ; с м 3 (59) asosida topiladi bu erda: S – su yuq lik oqimining kesim yuz ash, 2 м S – kesim yuz aga tik bo‘lgan tezlik vektori Markazdan qo chm a turboma shi nalarda oqim kesimi yuz asi qilib oqimning i shchi g‘ildirakdan chi qish yuz asi qabul qilingan. Bu yuz a (2.1 -rasm) diametri i sh chi g‘ildirakning ta shq i diametri 2 D ga va balandligi uning eni 2b ga teng bo‘lgan silindr sha kliga ega. Shu ning u chu n oqimning kesim yuz asi quyidagi ifoda bilan topiladi 2 2 b D S     ; 2 м (60) Bu silindr sha klidagi yuz aning hohlagan nuqtasiga tik bo‘lgan tezlik vektori, su yuq likning i shchi g‘ildirakdan chi qish kesimidagi absol yut tezlik vektorining - 2c radiusga bo‘lgan proeksi y Bu erda: r C 2 - oqimning i shchi g‘ildirakdan chi qish kesi midagi radial tezlik, с м o‘q chi ziqli ventil yat orlarda su yuq lik oqimi turboma shi naning o‘qiga parallel ko‘rini shd a xarakatlanadi. Uning kesim yuz asi esa ) ( 4 4 4 2 2 2 2 2 2 в в D D D D S          ; 2м (62) bo‘ladi bu erda: в D - vtulkaning diametri, м Bu yuz aga o‘q yo‘nali shi da bo‘lgan tezlik vektori - 0c tik bo‘ladi va uni o‘q yo‘nali shd agi tezlik vektori deyiladi. Bu tezlik vektori oqimning i shchi g‘ildirakdan chi qish kesimidagi absol yu t tezlik vektori - 2c - ning ma shi na o‘qiga bo‘lgan proeksi yas iga teng, ya’ni 0c c  o‘z chi ziqli turboma shi naning unumdorligi (1.59) ifodalarga binoan quyidagi formula bilan topiladi. 0 2 2 2 ) ( 4 C D D Q b      ; с м 3 (63) Turboma shi naning nazariy zo‘riqma xarakteristikasi. Turboma shi naning nazariy zo‘riqma xarakteristikasi deb nazariy zo‘riqmani umumdorlik bilan bog‘langanligini ko‘rsatib beruv chi funksiya - ) (q f     ga aytiladi. Nazari y zo‘riqma va unumdorlik su yuq lik oqimining tezliklariga bog‘lik bo‘lganligi sababli, u i shchi g‘ildirikning ma’lum tezligi ( const n  ) u chu n topiladi. Nazariy zo‘riqma xarakteristika, i shchi g‘ildirakning parraklari oldi kesimida yo‘naltiruv chi apparat o‘rnatilmagan konstruktiv tuzili shd agi turboma shi nalar u chu n aniqlanadi. Bunday konstruktiv tuzili shd agi turboma shi naning nazariy zo‘riqmasi ; 2 2 g C U H u T   (64) Su yuq lik oqimini i shchi g‘ildirakdagi tezlik diagrammasidan a U C u   2 2 (65) Unda yuq oridagi ifodani quyidagi ko‘rini sh Turboma shi nalarning nazariy unumdorlik tenglamalaridan: - markazdan qo chm a ma shi nalar u chu n ; 2 2 2 в D Q C r      (70) - o‘q chi ziqli ma shi nalar u chu n ; 4/) ( 2 2 2 0 в D D Q C      (71) r C 2 va 0 С - larning (68) va (69) ifodalarga qo‘yib chi qilsa ular quyidagi ko ‘rini shg a keladi: - markazdan qo chm a ma shi nalar u chu n ); ( 1 2 2 2 2 2   ctg в D Q U U g H          m (72) - o‘q chi ziqli ma shi nalar u chu n ); 4/) ( ( 1 2 2 2 2   ctg D D Q U U g H в          (73) Ikkala konstruktiv tuzili shd agi turboma shi nalarning umumla sht irilgan nazariy zo‘riqma xara kteristikasi tenglamasi quyidagi ko‘rini shd a yoz iladi: 2  ctg Q B A H       ; (74) bu erda: g U A 2 2  ; 2 2 2 в D g U B      ; markazdan qo chm a ma shi nalar u chu n g U A 2  ; 4/) ( 2 2 2 в D D g U B      ; o‘q chi ziqli ma shi nalar u chu n yuq oridagi (1.74) ifodani turboma shi naning nazariy zo‘riqma xarakteristika tenglamasi deb tu shi niladi. Bu tenglamani tahlili quyidagi natijalarni beradi: - nazariy zo‘riqma va nazariy unomdarlik o‘zaro chi ziqli (birin chi darajali) bog‘lani sh ga ega; - unumdarlik nolga teng bo‘lganda nazariy zo‘riqma i shchi g‘ildirak parraklarining o‘rnatish bur cha gi va uning sha kliga bog‘liq emas va uning qiymati 0 2 2   g U A teng - unumdorlikning noldan kat ta qiymatlarida zo‘riqma miqdori i shchi g‘ildirak parraklarining o‘rnatili shi ) ( 2 ,bur cha giga bog‘liq -bur cha k 0 2 90  bo‘lgan turboma shi nalarda 2 2 U C xarakteristikasi esa g U A 2 2  nuqtadan bo shl anadigan va unumdorlik ko‘payi shi bilan birin chi darajada o‘sib boradigan to‘g‘ri chi ziq ko‘rini shi ga ega (2.3v -rasm). Turboma shi naning nazariy quvvati qo‘yidagi formula bilan topiladi ) ( 2  ctg Q B A Q g N T T T        ; ( 75) Uning xarakteristikasi esa  2  bo‘lganda Q T   koordinat o‘qining bo shi dan bo shl anadigan ikkin chi darajali egri chi ziq ko‘rini shi da bo‘ladi (2.4rasm). Q Q 3- rasm. Turboma shi naning nazariy 4 -rasm. Quvvat xarakteristikasi zo‘riqma xarakteristikasi a- chi qish bur cha gi 0 2 90   a- chi qish bur cha gi 0 2 90   b- chi qish bur cha gi 0 2 90   b- chi qish bur cha gi 0 2 90   v- chi qish bur cha gi 0 2 90   bo‘lganda v - chi qish bur cha gi 0 2 90   bo‘lganda 3-rasm. Markazdan qochma turbomashinalar. Ularning asosiy bo‘laklarini ishchi g‘ildirak 1, parraklar 2, o‘q 3, suyuqlik oqimini turbomashinaga kirititish patrubkasi 4, spiralsimon qobig‘ 5, diffuzor 6 tashkil qiladi.05 1D 0E 10 4-rasm. O‘qchiziqli turbomashina sxemasi. O‘qchiziqli turbomashina ishchi g‘ildirak 1, parraklar 2, o‘q 3, qobig‘ 4, kollektor 5, ravonlagich 6, yo‘naltiruvchi apparat (ayrim o‘qchiziqli mashinalarda yo‘naltiruvchi apparat bo‘lmaydi. Shuning uchun u rasmda ko‘rsatilgan), to‘g‘rilovchi apparat 7 va diffuzor 8 kabi qismlardan tashkil topgan1A 1B 11 12 16 0D Por she nli gidravlik ma shi na (1.5 -rasm) i shchi bo‘ shl iq (silindr) 1, por she n 2, sht ok 3, so‘rish 4 va haydash 5 qopqoqlari, krivo shi p-sha tun mexani zmi 6, suv so‘rilish 7 va suv xaydalish 8 patrubkalari va havo qalpoq cha si 9 kabi bo‘laklardan ta shk il topgan. Ishchi bo‘ shl iq ya’ni silindrga surish 4 va haydash 5 qopqoqlari o‘rnatilgan. Ishchi bo‘ shl iqda por she n 2 sht ok 3 va krivo shi p-sha tun mexanizmi 6 yor damida ilgarilama -qaytarma harakatda harakatlanadi. 5-rasm Por she nli nasoslar sxemasi ; a-bir tomonlama (sodda ), b-ikki tomonlama Suv so ‘rilish patrubkasiga suv so ‘rilish quvuri , suv haydalish patrubkasiga esasuv haydalish quvurlari ulanadi . 0101 01 0101 0101 КОМПРЕССОР ТУРЛАРИ01 Эътиборингиз учун рахмат!