تحقیق توربوماشينها 20ص ( ورد)

دسته بندي : دانش آموزی و دانشجویی » دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 24 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

1
‏مقدمه
‏براي آن كه امتداد جرياني را منحرف كنيم يا سرعت آن را تغيير دهيم ، بايد نيرويي به آن وارد كنيم . هنگامي كه يك پره متحرك امتداد جرياني را منحرف مي كند و مومنتم آن را تغيير مي دهد ، نيرويي از پره به سيال ـ يا بعكس از سيال به پره ـ وارد مي شود . با حركت پره و جابجا شدن نيرو ، كار انجام مي شود . اساس كار توربوماشين ها بر مبناي همين اصل است . پمپها ، دمنده ها و كمپرسورها بر روي سيال كار انجام مي دهند و بر انرژي آن مي افزايند . توربين هاي آبي ، گازي و بخاري انرژي سيال را مي گيرند و به انرژي مكانيكي روي محور گردنده تبديل مي كنند . كوپلينگ سيالي و مبدل گشتاور ، متشكل از يك پمپ و يك توربين هستند و براي انتقال ملايم قدرت مكانيكي به كار مي روند .
‏تبديل انرژي در توربوماشين ها پيوسته است . درطراحي توربوماشين ها هم از تئوري بهره مي گيرند و هم از آزمايش .
‏با كاربرد تئوري تشابه مي توان از طرح ماشيني كه داراي ابعاد و سرعت دوراني مشخصي است و كارآمد بودن خود را در عمل نشان داده است استفاده كرده ، ماشين هاي مشابه ديگري با ابعاد و سرعت هاي متفاوت طراحي نمود .
‏در اين گزارش ابتدا تشابه هندسي و تشابه كاري توربوماشين ها را تعريف كرده ، روابط تشابه را به دست مي آوريم . سپس تئوري كسكيدها و به دنبال آن تئوري توربوماشين ها را ارائه مي دهيم . آنگاه به ترتيب به بررسي توربين هاي عكس العملي ، پمپها و دمنده ها ، توربين هاي ضربه اي و كمپرسورهاي سانتريفوژ مي پردازيم . در انتها نيز پديده كاويتاسيون را شرح خواهيم داد .
‏ماشينهاي مشابه ، سرعت مخصوص
‏دو توربو ماشين را درنظر بگيريد كه داراي تشابه هندسي باشند يعني با ضرب ابعاد هندسي يكي از آنها در عدد ثابتي ، ابعاد هندسي متناظر ماشين ديگربه دست آيد . اگر اين دو ماشين طوري كار كنند كه خطوط جريان آنها نيز تشابه هندسي داشته باشند ، گوييم دو ماشين تشابه كاري دارند . در اين صورت بين مشخصات كاري دو ماشين نيز تشابه وجود خواهد داشت . براي آنكه بتوانيم در طراحي يك توربوماشين نمونه از اطلاعات مربوط به مدل آن استفاده كنيم ،
‏بايستي مدل و نمونه علاوه بر تشابه هندسي ، تشابه كاري نيز داشته باشند . متأسفانه مجبوريم از اثرات لزجت صرف نظر كنيم ، زيرا عموما نمي توان هم دو شرط فوق الذكر را برقرار كرد و هم اعداد رينولدز مدل و نمونه را برابر نمود .
‏در صورتي كه خطوط جريان در دو ماشين مشابه باشند ، دياگرام سرعت ها در ورود به يا خروج از پروانه هاي دو ماشين مشابه خواهند بود . در شكل(1) دياگرام سرعت ها در خروجي پروانه يك پمپ نشان داده شده است . حال با ‏ نشان مي دهيم .‏ استفاده از اين شكل ، شرط تشابه الگوي جريان را فرمول بندي مي كنيم . زاويه پره را به
2
‏نشان مي دهيم . سرعت مطلق سيال از جمعِ ‏ u‏ و سرعت محيطي پروانه را به v‏ سرعت سيال نسبت به پره را به
‏ نشان مي دهيم . مولفه سرعت مطلق در امتداد شعاعيV‏ به دست مي آيد . سرعت مطلق سيال را به u‏ و v‏ برداري
‏ نشان مي دهيم .‏ متناسب با دبي است . زاويه سرعت مطلق با سرعت محيطي را به Vr ‏نشان مي دهيم . Vr ‏را به‏
‏ در آنها يكسان باشد و شرط تشابه كاري ايجاب مي كند‏ شرط تشابه هندسي دو ماشين ايجاب مي كند كه زا ويه
‏ در آنها يكسان باشد . ‏ كه زاويه
‏و دبي حجمي ‏ D‏، قطر پروانه N‏ در ماشين هاي مشابه را مي توانيم بر حسب سر عت دوراني ‏ شرط برابري
‏بيان كنيم . Q‏ جريان
‏ . Vr‏ متناسب است با u‏ و V‏ متناسب است با Vr ‏ثابت ، ‏ است ، پس به ازاي Vr = Vsin‏ ‏چون
‏ ‏را مي توان به صورت زير بيان كرد :‏ بنابراين شرط برابري
‏ متناسب است با Vr ‏، پس D2 ‏برابر است با دبي تقسيم بر سطح جريان . چون سطح جريان متناسب است با Vr
‏ .ND‏ متناسب است با u‏، پس N‏ متناسب است با ‏ و D‏ متناسب است با r‏ . چون r‏ برابر است با u ‏از طرفي
‏لذا رابطه فوق را مي توان به صورت زير بيان كرد :
‏اين رابطه شرط تشابه كاري ماشين هاي مشابه است .
‏ بيان كنيم . براي اين كار از فرمولA‏ و يك سطح مقطع مثل H‏ دبي ماشين هاي مشابه را مي توانيم بر حسب ارتفاع
‏اريفيس يعني :
Q = CdA
‏ براي ماشين هاي مشابه مي توان نوشت :Cd ‏استفاده مي كنيم . با ثابت فرض كردن
4
‏ با تغيير عدد رينولدز تغيير كمي مي كند . به همين دليل راندمان ماشين هايCd‏ است . البته D2 ‏ متناسب با A‏ زيرا
‏مشابه با ابعاد مختلف كمي متفاوت است . تغيير راندمان با تغيير عدد رينولدز را اثر مقياس گويند . در ماشين هاي كوچكتر ، شعاع هيدروليكي مجاري كوچكتر است ، لذا عدد رينولدز جريان كمتر است ، از اين رو ضريب اصطكاك بزرگتر است و بنابراين راندمان كمتر مي باشد . اختلاف راندمان مدل و نمونه مي تواند 1تا 4 در صد باشد .
‏در تئوري تشابه از اثر مقياس صرفنظر مي شود و لذا براي تعيين راندمان نمونه از روي راندمان مدل بايد از روابط تجربي استفاده كرد .
‏ از معادلات بالا به دست مي آوريم :Q‏با حذف
‏ذيلا براي روشن تر شدن موضوع ، روابط تشابهي فوق را با استفادعه از آناليز ابعادي به دست مي آوريم .
‏ ‏به دست آوردن روابط تشابه با استفاده از آناليز ابعادي‏
‏متغيرهاي موثر در جريان تراكم ناپذير در يك توربو ماشين عبارتند از : جرم مخصوص و لزجت سيال ، قطر و سرعت دوراني پروانه ، دبي ، ارتفاع و قدرت ماشين . رابطه بين متغيرها به صورت زير قابل بيان است :
f
‏ را قرار داده ايم كه معرف انرژي بر واحد جرم است . gH ‏كه معرف انرژي بر واحد وزن است ، H‏ در اين رابطه به جاي
‏با انجام آناليز ابعادي به دست مي آوريم :
F() = 0
‏با چشم پوشي از اثرات لزجت مي توانيم از عدد رينولدز صرفنظر كرده، بنويسيم :
F
‏گروه هاي بي بعد فوق به ترتيب ضريب دبي ، ضريب ارتفاع و ضريب قدرت ناميده مي شوند . به طوري كه ديديم شرط تشابه كاري دو ماشين ، برابري ضريب دبي آنهاست . در آن صورت ضريب ارتفاع دو ماشين نيز برابر خواهد بود و همچنين ضريب قدرت آنها .
‏نمودارهايي كه تغييرات ارتفاع ، قدرت و راندمان ماشين را در مقابل دبي نشان مي دهند ، منحني هاي مشخصه ناميده مي شوند . با استفاده از روابط تشابه مي توان منحني هاي مشخصه يك ماشين را از روي منحني هاي مشخصه ماشين مشابه ديگري با ابعاد و سرعت متفاوت به دست آورد . منحني هاي مشخصه را مي توان در دستگاه مختصات بي بعد را در
4
e‏ و ‏ را به عنوان محور افقي انتخاب كرده ، ‏ رسم كرد . براي اين كار
‏مقابل آن رسم مي كنند . با چشم پوشي از اثر مقياس منحني هاي مشخصه بي بعد براي تمام ماشين هاي مشابه يكسان است .
‏سرعت مخصوص
‏در انتخاب نوع توربو ماشين ها و در طراحي مقدماتي آنها به طور گسترده اي از يك پارامتر تشابهي به نام سرعت مخصوص استفاده مي شود . سرعت مخصوص ، عددي است ثابت كه براي ماشين هاي مشابه يكسان است . سرعت
‏ يك دسته پمپNs‏مخصوص پمپها و توربين ها را معمولا به صورت هاي متفاوتي تعريف مي كنند . سرعت مخصوص
‏مشابه طبق تعريف عبارت است از سرعت پمپي از آن دسته كه داراي چنان ابعادي باشد كه دبي واحد را به ارتفاع واحد را حذف مي كنيم :D‏ پمپاژ نمايد . براي به دست آوردن فرمول سرعت مخصوص ، در معادلات فوق ،
‏ معرف سرعت دوراني پمپي خواهد بود H=1 ‏و Q=1‏ را از اين رابطه حذف كنيم ، مقدار ثابت طرف دوم به ازاي g‏اگر
‏كه دبي واحد را به ارتفاع واحد پمپاژ مي كند و اين همان سرعت مخصوص است :
‏سرعت مخصوص در نقطه حداکثر راندمان تعريف می شود . يعنی در رابطه فوق مقادير سرعت , دبی و ارتفاع مربوط به نقطه حداکثر راندمان هستند .
‏سرعت مخصوص بی بعد پمپها را به صورت زير می توان تعريف کرد :
‏ ‏ سرعت زاويه ای بر حسب راديان بر ثانيه است . سرعت مخصوص بی بعد مستقل از سيستم آحاد است .‏که در آن
‏سرعت مخصوص يک دسته توربين مشابه طبق تعريف عبارت است از سرعت توربينی که تحت ارتفاع واحد , توان واحد , پس می توان نوشت :QH‏ متناسب است با P‏ را توليد نمايد . چون
‏ را حذف کنيم , به عبارت زير می رسيم :Q‏ و D ‏اگر در معادلات فوق ,