Основы теории подобия гидротурбин.

На основании теории подобия лопастных насосов были получены формулы соотношения подач, напоров и мощностей, полностью пригодные для гидротурбин. Однако, принято режим работы гидротурбины определять не числом оборотов и расходом, а рабочим напором и расходом. Поэтому формулы пересчета гидротурбины должны давать зависимость числа оборотов, расхода и мощности от рабочего напора. Следовательно, соотношение частот вращения натуры и модели гидротурбин:

.

Соотношение подач и мощностей:

и .

В случае соблюдения всех условий подобия объемный и гидравлический КПД в точности, а механический КПД приблизительно одинаковы.

Обычно геометрическое подобие щелевых уплотнений и шероховатости стенки у модели и у натуры не выполняется. У более крупных турбин как зазоры в уплотнениях, так и шероховатость стенок относительно меньше, чем у малых и режимы движения жидкости у модели и натуры также обычно различны.

Коэффициент быстроходности численно равен частоте вращения турбины данного типа, которая при напоре 1 м развивает мощность 1 л.с. = 0,736 кВт. Определяется по формуле:

или ,

где и – приведенная (единичная) частота вращения и приведенный расход, полученные при напоре 1 м и диаметре на выходе 1м:

и .

Коэффициент быстроходности обычно определяется для режима максимальной мощности и характеризует свойства турбины, форму рабочего колеса, ее вид и тип:

= 1200-450 – осевые поворотно-лопастные турбины;

= 500-300 – диагональные поворотно-лопастные турбины;

= 400-80 – радиально-осевые турбины;

= 50-10 – ковшовые турбины.

Вопрос №21. Гидродинамические передачи. Основные понятия. Классификация. Области применения. Рабочие жидкости, применяемые в гидродинамических передачах

Гидродинамическая передача – это устройство для передачи механической энергии от вала двигателя на вал приводимой им машины, в которой имеет место двойное преобразование энергии посредством жидкости, при отсутствии жёсткого соединения входного и выходного валов.

Гидродинамические передачи делятся на:

― гидродинамическая муфта – это передача, обеспечивающая гибкое соединение и передачу мощности с ведущего на ведомый вал при взаимодействии рабочей жидкости с лопатками без изменения крутящего момента.

― гидродинамический трансформатор – это энергетическая машина, обеспечивающая гибкое соединение валов и передачу мощности с входного вала на выходной с преобразованием крутящего момента и изменением скорости вращения ведомого вала по сравнению со скоростью вращения ведущего.

Гидродинамические передачи могут ограничивать момент сопротивления, нагружающего двигатель, и сглаживать пульсации этого момента при пульсирующем изменении сопротивления потребителя. Этим они защищают двигатель и механическую часть трансмиссии от перегрузок и ударных нагрузок, увеличивая их долговечность. Гидродинамические передачи устраняют также перегрузку двигателей во время пуска, при разгоне приводимых объектов с большой инерцией; автоматически изменяют крутящий момент в зависимости от нагрузки со стороны потребителя.

Гидродинамические трансформаторы обеспечивают бесступенчатое изменение передаваемого момента в зависимости от изменения частоты вращения выходного вала. Все указанные функции гидродинамические передачи выполняют автоматически. Гидродинамические передачи широко распространены в приводах транспортных, строительных, дорожных, горных и других машин, имеющих переменные нагрузки на рабочих органах и работающих в особо тяжёлых условиях.

К недостаткамгидродинамических передач относятся:

1) КПД гидротрансформаторов (90 – 93 %) на расчётном режиме ниже КПД механической передачи (93 – 97%). КПД гидродинамических передач изменяется в зависимости от режима работы.

2) Высокая стоимость и сложность изготовления.

3) Необходимость питания и охлаждения передач.