واکنش توربو ماشینهاThe reaction of turbomachines

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami رهام حسامی

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1848

سپاس: 3349

جنسیت:

تماس:

واکنش توربو ماشینهاThe reaction of turbomachines

پست توسط rohamjpl »

در مورد توربین ها، هم ماشین های ضربه ای و هم ماشین های واکنش، درجه واکنش (R) به عنوان نسبت انتقال انرژی با تغییر هد استاتیک به کل انتقال انرژی در روتور تعریف می شود.
چگونه درجه یک توربین واکنش را پیدا می کنید؟
درجه واکنش به صورت تعریف می شود
(افت آنتالپی در تیغه های متحرک)/(افت کل آنتالپی در مرحله)
(افت کل آنتالپی در مرحله)/(افت آنتالپی در تیغه های متحرک)
(کار انجام شده روی تیغه)/(انرژی تامین شده به تیغه ها)
(کار انجام شده روی تیغه)/(انرژی تامین شده در هر مرحله)
درجه واکنش کمپرسور جریان محوری چقدر است؟
4. درجه واکنش کمپرسور جریان محوری: درجه واکنش به صورت نسبت افزایش فشار در روتور به افزایش فشار در مرحله تعریف می شود.
در توربوماشین، درجه واکنش یا نسبت واکنش (R) به عنوان نسبت افت فشار استاتیک در روتور به افت فشار ساکن در مرحله یا به عنوان نسبت افت آنتالپی استاتیک در روتور به افت آنتالپی استاتیک در روتور تعریف می شود. مرحله.
درجه واکنش (R) یک عامل مهم در طراحی پره های یک توربین، کمپرسورها، پمپ ها و سایر ماشین آلات توربو می باشد. همچنین در مورد کارایی ماشین می گوید و برای انتخاب مناسب یک ماشین و دیگران برای یک هدف مورد نیاز استفاده می شود.
تعاریف مختلفی از نظر آنتالپی، فشار یا هندسه جریان دستگاه وجود دارد. در مورد توربین ها، هم ماشین های ضربه ای و هم ماشین های واکنش، درجه واکنش (R) به عنوان نسبت انتقال انرژی با تغییر هد استاتیک به کل انتقال انرژی در روتور تعریف می شود.
${\displaystyle R={\frac {\text{Isentropic heat drop in rotor}}{\text{Isentropic heat drop in stage}}}}$
برای یک توربین گازی یا کمپرسور به عنوان نسبت افت حرارت ایزنتروپیک در پره های متحرک (یعنی روتور) به مجموع افت گرمای ایزنتروپیک در پره های ثابت (یعنی استاتور) و پره های متحرک تعریف می شود.
${\displaystyle R={\frac {\text{Isentropic heat drop in rotor}}{\text{Isentropic heat drop in stage}}}}$
در پمپ ها، درجه واکنش در هد استاتیک و دینامیک متفاوت است. درجه واکنش به عنوان کسر انتقال انرژی با تغییر هد استاتیک به کل انتقال انرژی در روتور تعریف می شود.${\displaystyle R={\frac {\text{Static pressure rise in rotor}}{\text{Total pressure rise in stage}}}}$
رابطه
بیشتر ماشین‌های توربو تا حدی کارآمد هستند و می‌توان آن‌ها را برای انجام فرآیند ایزنتروپیک در مرحله تقریب زد. بنابراین از ${\displaystyle Tds=dh-{\frac {dp}{\rho }}}$
نمودار آنتالپی در مقابل آنتروپی برای جریان مرحله در توربین
به راحتی می توان فهمید که برای فرآیند ایزنتروپیک ∆H ≃ ∆P. از این رو می توان به آن اشاره کرد${\displaystyle R={\frac {\Delta H{\text{ (Rotor)}}}{\Delta H{\text{ (Stage)}}}}}$
همین را می توان به صورت ریاضی به صورت زیر بیان کرد:${\displaystyle \ R={\frac {\int _{3ss}^{2s}{\textrm {dh}}}{\int _{3ss}^{1}{\textrm {dh}}}}\,\ {\textrm {Or}}\,\ {\frac {\int _{3ss}^{2s}{\textrm {dp}}}{\int _{3ss}^{1}{\textrm {dp}}}}}$
جایی که 1 تا 3ss دهنده فرآیند همسانتروپیک است که از ورودی استاتور در 1 شروع می شود تا خروجی روتور در 3. و 2 تا 3s فرآیند ایزنتروپیک از ورودی روتور در 2 تا خروجی روتور در 3 است. مثلث سرعت برای فرآیند جریان در مرحله نشان دهنده تغییر در سرعت سیال است که در ابتدا در استاتور یا تیغه های ثابت و سپس از طریق روتور یا تیغه های متحرک جریان می یابد. با توجه به تغییر در سرعت، یک تغییر فشار متناظر وجود دارد.
مثلث سرعت، سرعت های ورودی و خروجی را در استاتور و روتور در طول جریان در یک مرحله مرتبط می کند.
. مثلث سرعت برای جریان سیال در توربین
تعریف مفید دیگری که معمولاً از سرعت های مرحله ای استفاده می کند:${\displaystyle \,h_{2}-h_{3}={1 \over {2}}(V_{r3}^{2}-V_{r2}^{2})+{1 \over {2}}(U_{2}^{2}-U_{3}^{2})}$
افت آنتالپی در روتور است ${\displaystyle \,h_{01}-h_{03}=h_{02}-h_{03}=(U_{2}\,V_{w2}-U_{1}\,V_{w1})}$
افت کل آنتالپی است. سپس درجه واکنش به صورت بیان می شود.${\displaystyle R={\frac {[{1 \over {2}}(V_{r3}^{2}-V_{r2}^{2})+{1 \over {2}}(U_{2}^{2}-U_{3}^{2})]}{(U_{2}\,V_{w2}-U_{1}\,V_{w1})}}}$
برای ماشین‌های محوری ${\displaystyle U_{2}=U_{1}=U}$، سپس
${\displaystyle R={\frac {(V_{r3}^{2}-V_{r2}^{2})}{2U(V_{w3}+V_{w2})}}} $
درجه واکنش را می توان بر حسب هندسه توربوماشین نیز نوشت که توسطزیر به دست می آید.
${\displaystyle R=({\frac {V_{f}}{2U}})(\tan {\beta _{3}}-\tan {\beta _{2}})} $
که در آن$ {\displaystyle \beta _{3}}$ زاویه پره خروجی روتور است و ${\displaystyle \beta _{2}}$ زاویه پره خروجی استاتور است. در عمل ${\displaystyle ({\frac {V_{f}}{2U}})}$به عنوان ϕ و ${\displaystyle (\tan {\beta _{3}}-\tan {\beta _{2}})}$ جایگزین می‌شود. به عنوان ${\displaystyle \tan {\beta _{m}}}$ دادن${\displaystyle R=\phi \tan {\beta _{m}}.} $. درجه واکنش اکنون فقط به ϕ و ${\displaystyle (\tan {\beta _{3}}-\tan {\beta _{2}})}$ بستگی دارد که دوباره به پارامترهای هندسی β3 و β2 یعنی زوایای پره خروجی استاتور و خروجی روتور بستگی دارد. با استفاده از مثلث های سرعت، درجه واکنش را می توان به صورت زیر بدست آورد:
${\displaystyle R={\frac {1}{2}}+{\frac {V_{f}}{2U}}(\tan {\beta _{3}}-\tan {\alpha _{2} })} $
این رابطه دوباره زمانی بسیار مفید است که زاویه پره روتور و زاویه پره روتور برای هندسه داده شده تعریف شود.
انتخاب واکنش (R) و تأثیر بر بازده
تأثیر واکنش بر بازده کل به استاتیک با مقدار ثابت ضریب بارگذاری مرحله
در کنار تغییر بازده کل به استاتیک در ضریب بارگذاری مختلف تیغه با درجه واکنش نشان می دهد. معادله حاکم به صورت نوشته شده است${\displaystyle R=1+{\frac {\Delta W}{2U^{2}}}-{\frac {C_{y2}}{U}}} $
ضریب بارگذاری مرحله است. نمودار بهینه سازی بازده کل به استاتیک را در یک ضریب بارگذاری مرحله معین، با انتخاب مناسب واکنش نشان می دهد. از نمودار مشهود است که برای یک ضریب بارگذاری مرحله ثابت، تغییر نسبتاً کمی در بازده کل به استاتیک برای طیف وسیعی از طرح‌ها وجود دارد.
50 درصد واکنش
درجه واکنش به کارایی مرحله کمک می کند و بنابراین به عنوان یک پارامتر طراحی استفاده می شود. مراحلی با درجه واکنش 50% در جایی که افت فشار به طور مساوی بین استاتور و روتور برای یک توربین تقسیم می شود استفاده می شود.
شکل 4. مثلث سرعت برای درجه واکنش = 1/2 در یک توربین
این امر تمایل به بون را کاهش می ده جداسازی لایه خشک از سطح تیغه که از تلفات فشار رکود بزرگ جلوگیری می کند.
اگر R= 1⁄2 از رابطه درجه واکنش،$,|C| α2 = β3$ و مثلث سرعت متقارن است. آنتالپی مرحله به طور مساوی در مرحله توزیع می شود علاوه بر این اجزای چرخشی نیز در ورودی روتور و دیفیوزر یکسان هستند.
برای یک توربوماشین به شرح زیر توصیف می کند:
$\frac{1}{2}[(V_1^2-V_2^2)+(U_1^2-U_2^2)+(V_{R2}^2-V_{R1}^2)] = H =U_1V_{u1} - U_2V_{u2}$
و اثر استاتیک به صورت:
$SE =(U_1^2-U_2^2)+(V_{R2}^2-V_{R1}^2)$
عبارت او $R = SE/H$ را بیان می کند. اما او در واقع آن را همانطور که در بالا می بینیم نوشت:
$R = \frac{SE}{2H} = \frac{(1/2)SE}{(1/2)2H} = \frac{(1/2)SE}{H}$
من سعی کردم نتیجه او را از R=SE/H استخراج کنم اما ممکن نشد، فقط می‌خواهم مطمئن شوم نتیجه‌گیری من درست است $(R = (0.5*SE)/H$به جای$R = SE/H$ همانطور که نویسنده انجام می‌دهد. به نظر می رسد به جمله خود اهمیتی نمی دهد.
ممنون که به من توضیح دادیداثرات استاتیک = 1/2 (شرایط). که من تعبیر کرده بودم SE = (شرایط).hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
smile260 smile016 :?:
تصویر

ارسال پست