ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek

Az előadások a következő témára: "ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek"— Előadás másolata:

1 ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek
Laguel Endre

2 Témakörök Áramlástechnikai gépek Euler-elv Sebességi háromszögek
A vezetőkerék (Stator / Nozzle) Stabilitás Munkapont, normálpont Kagylódiagram Csővezeték hálózat jelleggörbéi

3 A vízgép Vízgépnek nevezünk minden olyan gépet, amely valamely folytonos közegen végez energiaátalakítást, Az energiavándorlás iránya dönti el, milyen gépről van szó Munkagép: Meghajtómotor → mechanikai munka → közeg kinetikai munka Szivattyú Keverő Kompresszor Ventilátor Erőgép: Közeg kinetikai munka → mechanikai munka → generátoron energia Vízturbina Szélturbina Gőzturbina Hajtómű: Meghajtómotor → mechanikai munka → közeg kinetikai munka → mechanikai munka → közeg kinetikai munka (vagy generátoron energia) Gázturbina Sugárhajtómű

4 Szivattyúk Axiális

5 Szivattyúk Félaxiális

6 Szivattyúk Radiális

7 Vízturbinák Axiális

8 Vízturbinák Félaxiális

9 Vízturbinák Radiális

10 Szélturbinák Axiális

11 Szélturbinák Radiális

12 Gőzturbinák

13 Gázturbinák Axiális egymagos

14 Gázturbinák Axiális többmagos

15 Gázturbinák Axiális kétáramú (bypass)

16 Gázturbinák Radiális egyszeres

17 Gázturbinák Radiális kettős (fordítós)

18 Gázturbinák Teljes radiális

19 Alapfogalmak 1. Szivattyúk:
Manometrikus szállítómagasság (Hm): a beömlő és a kiömlő csonk közötti folyadék-munkavégző képesség Statikus szállítómagasság (Hst): a két vízszint magasságkülönbsége Terhelőmagasság (H): a csővezeték-hálózat összes vesztesége, amit a szivattyúnak a legkisebb vízszállítás mellett is le kell győznie Hidraulikai hatásfok (ηh): a járókerék elméleti és a gép szállítómagasságának hányadosa Volumetrikus hatásfok (ηv): a járókerék töltési foka és a járókeréken átáramló folyadékmennyiség hányadosa

20 Alapfogalmak 2. Turbinák:
Hasznos esés (H): munkavégző képesség-különbség a járókerék előtt és után Statikus/geodetikus esés (Hst): hasznos esés + minden veszteség, ami nem a turbinából fakad

21 Az Euler-elv A munkavégző képességet forgó mozgással növeljük meg
A forgó mozgás energiáját a járókerék adja át a folyadéknak, vagy a gáznak A munkavégző képesség megnövekedése perdület formájában jelentkezik A perdület egy részét diffúzorral nyomássá alakítjuk, a megmaradó perdület sebességi energiaként jelentkezik Ebből következőleg többszörös energiaátalakulásról beszélhetünk Ha a sorrendet megfordítjuk, akkor turbinát kapunk

22 Sebességi háromszögek
A járókeréken belüli és körüli közegáramlást hivatottak modellezni Csak örvénygépeknél léteznek ξ áttételi szám jelentősége Beömlés, kiömlés, átömlés A perdület és a cirkuláció

23 Egy tipikus sebességi háromszög

24 A háromszögek fogalmai
u: a járókerék kerületi (meridián-) sebessége w: a folyadék relatív sebessége c: a folyadék valóságos (abszolút) sebessége 1: belépéskor vett vektorok 2: kilépéskor vett vektorok Később vegyesen is előfordulnak

25 Euler-féle turbinaegyenlet

26 Γ - cirkuláció

27 ξ – áttételi szám

28 Euler-turbinaegyenlet érvénye

29 A vezetőkerék Szerepe, hogy a járókerékből kilépő folyadék kinetikai energiáját túlnyomórészt nyomás- magassággá (nyomásenergiává) alakítsa át. Többlépcsős gépeken található, ill. nagyfordulatú egylépcsős gépeken általában.

30 Előnyök/hátrányok + Hatásfokjavító
0 Többlépcsős axiálgépekénél nélkülözhetetlen - Torlópontjának pontossága kritikus - Többletköltség - A második lépcsőtől kérdéses a perdületmentes belépés, ami hatásfokrontó (visszavezetés)

31 Radiális vezetőkerék (Stator)

32 Axiális vezetőkerék (Nozzle)

33 CFD elemzés

34 Stabilitás Fordulatszám függő
Labilis ágon veszélyes lengések alakulhatnak ki Labilis szivattyú is működhet jól

35 Munkapont, normálpont Normálpont: Q(H) görbén ηmax értékhez tartozó üzemi pont Munkapont: Q(H) görbe és a csővezeték jelleggörbe metszéspontja Szinte kizárt, hogy a munkapont egyben a normálpont is legyen (irracionálisan precíz méretezés)

36 H N (normálpont) m (munkapont) Q η Q

37 Kagylódiagram Legfontosabb üzemi jellemzők Állandó fordulatszámok
Q(H,η) kétváltozós függvény, alapeset P és geometriai főméreteket nem tartalmaz Üzemi optimum keresés csak ezen valósulhat meg

38 Kagylódiagram H ηmax=88,25% HN 88% 2950 85% 1/min 80% 75% 70% 1675
1015 730 600 Q H HN QN ηmax=88,25% 2950 1/min

39 Csővezeték hálózat jelleggörbéi
Colebrook-White alapegyenletek Veszteségmagasság-számítás Hosszmenti veszteségek Helyi veszteségek A rendszer terhelőmagassága ezek algebrai összege

40 Hosszmenti ellenállás
h1 (m) h2 (m) Qbe l (m) Qel

41 Hosszmenti ellenállás
Hossza és átmérője Felületének relatív vagy abszolút érdessége Közeg sebessége, és turbulenciafoka λ katalógusadat tartalmazza az összes áramlástani összefüggést (MÉRÉS!)

42 Helyi ellenállás Összefogó geometriai kifejezés Sebesség befolyásolja
Vízóra, szelepek, könyökök, keresztmetszet válozás, stb.

43 Rendszer terhelőmagassága
Egy példán keresztül

44 Egy rendszer teljes hatásfoka
Szivattyúk hidraulikus hatásfoka adott munkapontban (kagylódiagram) Rendszer terhelőmagasságából számított rendszerhatásfok Hatásfokok szorzata

45 Köszönöm a figyelmet!