Методы расчета спиральной камеры.

Расчет спиральной камеры проводится в тех случаях, когда не удается подобрать унифицированную СК. При этом можно применять три основные методики:

1. Расчет по условию постоянства момента окружной составляющей скорости для спиральной части. Предполагая, что поток в СК обладает осевой симметрией, тогда осесимметричное потенциальное движение идеальной жидкости характеризуется постоянством момента скорости: vU ∙ r= const.

При φ > 180, метод обеспечивает получение высокоэффективных, компактных СК, несмотря на фактическое отсутствие осевой симметрии потока в подводящей части.

2. Расчет по условию постоянства средних окружных скоростей. Расчет СК выполняется в предположении, что средняя окружная скорость потока в поперечных сечениях турбинной камеры постоянна: 1 vU ср= const.

3. Расчет по условию убывания средних окружных скоростей. Расчет основан на предположении равномерного убывания средней окружной скорости потока вдоль спирали по направлению к зубу: vU ср= var.

В практике проектирования спиральных камер наибольшее применение получили первые два метода. Метод расчета по закону vU ∙ r= const широко применяется при расчете спиральных камер с уг­лом охвата φ = 180 ÷ 360°. В неспиральной (подводящей) части турбинной камеры осесимметричность потока нарушается, и усло­вие vU ∙ r= const не выполняется. Как показывают эксперименталь­ные исследования потоков в спиральных камерах с большими угла­ми охвата, распределение скоростей во входном и прилегающих к нему сечениях несколько отличается от условия vU ∙ r= const .

7.3.2 Гидромеханический расчет спиральной камеры по закону vU ∙ r= const = К.

Задача расчета заключается в определении размеров спираль­ной камеры принятой турбины.

Исходные данные: расчетный напор НР; расчетные мощностьNР, а также (соответствующий расчетному режиму рас­ход турбиныQ0).

При любом методе расчета принимаются следующие допущения:

1. Показатели турбины и условия работы не зависят от формы поперечных сечений, которые выбираются конструктивно. Форма поперечного сечения не влияет на величину допустимой средней скорости потока.

2. Окружная или циркуляционная скорость в любой точке подчиняется закону: vU ∙ r= const = К ,

где К - постоянная спирали.

3. Вода должна подаваться равномерно по всей окружности на­правляющего аппарата, поэтому радиальная составляющая скорости при входе в направляющий аппарат предполагается постоянной и равной:

где Q0 - расчетный расход воды через турбину, м3/с (при NРАСЧ., НРАСЧ.);

b0 - высота направляющего аппарата, м ;

Db - диаметр окружности, проходящий через выходные кромки колонн статора, м.

При равномерном распределении расхода по окружности направляющего аппарата, и при любом φСПi :

(7.0)

Порядок расчета:

1. Задаемся углом охвата φ и формой поперечных сечений СК, учитывая при этом напор, тип турбины, конструктивные особенности.

2. По заданной расчетной мощностиNР и расчетному напору НР; определяем расход через турбину Q0.

3. По заданному напору и типу СК определяется величина средней скорости на входе vВХ, м/с.

Значение средней скорости vВХ, и скоростного коэффициента 1

во входном сечении спиральной камеры принимают в зависимости от напора турбины, (рис. 7.6 или 7.8).

 

Рисунок 7.6. Рекомендуемые значения скорости и скоростного коэффициента во входном сечении спиральной камеры: а - осевые турбины; б - радиально-осевые турбины.

4. Определяется требуемая площадь входного сечения FВХ (7.1). и его размеры. Площадь входного сечения выбирается по величине средней скорости vВХ и расходу во входном сечении:

, где QВХ = (7.1)

5. Проводится гидромеханический расчет, т.е. определяются размеры, положение промежуточных сечений и строится план спирали.

Правильность расчета проверяется плавностью построенного графика φСП = f (Ri).

 

Рисунок 7.7. К расчету спиральных камер. Обозначение расчетных размеров. Меридиональное сечение спиральной камеры.

 

Рисунок 7.8. График для определения средних скоростей во входном сечении СК при расчетных значениях мощности и напора.

Содержание гидромеханического расчета:

1. Задаемся углом охвата спиральной камеры по таблице 7.2. Приняв скорость потока во входном сечении vВХ по графику (рис. 7.6 или 7.8), вычисляем по выражению (7.1) площадь входного сечения FВХ для выбранной формы СК.

2. Для обеспечения равномерного подвода воды по всему периметру направляющего аппарата, значения расхода воды через поперечные сечения спиральной камеры должны быть определены согласно выражению (7.0):

С другой стороны, в сечении 0 - i, в точке М потока в спиральной камере скорость v может быть разложена на две составляющие: радиальную vr и окружную (циркуляционную) vu, направленную перпендикулярно к радиусу (рис. 7.7).

Угол потока δ (угол натекания потока к окружному направлению) образованный логарифмической спиралью с радиус-вектором, проходящим через любую ее точку, будет величиной постоянной и его .

Здесь выделим элементарную площадку шириной dr на расстоянии r от оси вращения. Тогда элементарный расход dQ можно выразить как:

,

где vU = k / r. Полный расход Qi через любое сечение i СК может быть определен по формуле:

, (7.2)

где rb - радиус расположения входных кромок колонн статора, ri - наружный радиус i сечения.

Решая совместно уравнения (7.0) и (7.2) получим:

= ,

тогда: . (7.3)

Полный расход через спираль во входном ее сечении, соответствующим углу охвата спирали φСП равен:

, (7.4)

Отсюда постоянная спиральной камеры к равна:

, (7.5)

или по закону постоянства момента скорости, используя постоянную к, для любого сечения можно определить и Qi = k∙Ji .

Значения интегралов Ji можно вычислять при помощи графоаналитических или аналитических методов. При достаточно простой форме сечений (трапеция или круг) интегралы удобнее вычислять аналитически.






Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 972; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2018 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.011 сек.