Óe bgk hő- és áramlástechnika ii. Örvénygépek
DESCRIPTION
ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek. 2013.02.09. Laguel Endre. Témakörök. Áramlástechnikai gépek Euler-elv Sebességi háromszögek A vezetőkerék (Stator / Nozzle) Stabilitás Munkapont, normálpont Kagylódiagram Csővezeték hálózat jelleggörbéi. A vízgép. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/1.jpg)
ÓE BGKHő- és áramlástechnika II.
Örvénygépek
2013.02.09.
Laguel Endre
![Page 2: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/2.jpg)
Témakörök
• Áramlástechnikai gépek• Euler-elv• Sebességi háromszögek• A vezetőkerék (Stator / Nozzle)• Stabilitás• Munkapont, normálpont• Kagylódiagram• Csővezeték hálózat jelleggörbéi
![Page 3: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/3.jpg)
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
![Page 4: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/4.jpg)
SzivattyúkAxiális
![Page 5: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/5.jpg)
SzivattyúkFélaxiális
![Page 6: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/6.jpg)
SzivattyúkRadiális
![Page 7: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/7.jpg)
VízturbinákAxiális
![Page 8: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/8.jpg)
VízturbinákFélaxiális
![Page 9: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/9.jpg)
VízturbinákRadiális
![Page 10: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/10.jpg)
SzélturbinákAxiális
![Page 11: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/11.jpg)
SzélturbinákRadiális
![Page 12: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/12.jpg)
Gőzturbinák
![Page 13: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/13.jpg)
GázturbinákAxiális egymagos
![Page 14: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/14.jpg)
GázturbinákAxiális többmagos
![Page 15: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/15.jpg)
GázturbinákAxiális kétáramú (bypass)
![Page 16: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/16.jpg)
GázturbinákRadiális egyszeres
![Page 17: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/17.jpg)
GázturbinákRadiális kettős (fordítós)
![Page 18: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/18.jpg)
GázturbinákTeljes radiális
![Page 19: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/19.jpg)
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
![Page 20: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/20.jpg)
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
![Page 21: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/21.jpg)
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
![Page 22: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/22.jpg)
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
![Page 23: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/23.jpg)
Egy tipikus sebességi háromszög
![Page 24: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/24.jpg)
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
![Page 25: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/25.jpg)
Euler-féle turbinaegyenlet
k
lelke
uu
uue
cp
cp
pce
eu
u
u
uue
p
c
pce
zQb
Mzgg
H
VÉGES
rcrc
gg
ucucH
HH
HH
HHH
g
uH
u
c
rcK
rcK
KKgg
ucucH
g
ww
g
uu
g
ppH
g
ccH
HHH
222
:
22
221
10
0;2
22
2
1122
1122
22
2
2
111
222
121122
22
21
21
2212
21
22
![Page 26: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/26.jpg)
Γ - cirkuláció
![Page 27: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/27.jpg)
ξ – áttételi szám
![Page 28: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/28.jpg)
Euler-turbinaegyenlet érvénye
0.3
0.2
0.1
z
![Page 29: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/29.jpg)
A vezetőkerék
• Szerepe, hogy a járókerékből kilépő folyadék kinetikai energiáját túlnyomórészt nyomás-magassággá (nyomásenergiává) alakítsa át.
• Többlépcsős gépeken található, ill. nagyfordulatú egylépcsős gépeken általában.
![Page 30: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/30.jpg)
Előnyök/hátrányok
+ Hatásfokjavító
0 Többlépcsős axiálgépekénél nélkülözhetetlen
- Torlópontjának pontossága kritikus
- Többletköltség
- A második lépcsőtől kérdéses a perdületmentes belépés, ami hatásfokrontó (visszavezetés)
![Page 31: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/31.jpg)
Radiális vezetőkerék (Stator)
![Page 32: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/32.jpg)
Axiális vezetőkerék (Nozzle)
![Page 33: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/33.jpg)
CFD elemzés
![Page 34: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/34.jpg)
Stabilitás
• Fordulatszám függő
• Labilis ágon veszélyes lengések alakulhatnak ki
• Labilis szivattyú is működhet jól
![Page 35: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/35.jpg)
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)
![Page 36: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/36.jpg)
N (normálpont)
m (munkapont)
Q
H
η
Q
![Page 37: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/37.jpg)
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
![Page 38: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/38.jpg)
29501/min
88%
85%80%
75%
70%16751/min1015
1/min
7301/min600
1/minQ
H
HN
QN
ηmax=88,25%
Kagylódiagram
![Page 39: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/39.jpg)
Csővezeték hálózat jelleggörbéi
• Colebrook-White alapegyenletek
• Veszteségmagasság-számítás
• Hosszmenti veszteségek
• Helyi veszteségek
• A rendszer terhelőmagassága ezek algebrai összege
![Page 40: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/40.jpg)
Hosszmenti ellenállás
Qbe Qell (m)
h 2 (
m)
h 1 (
m)
mhhΔhh' 21
![Page 41: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/41.jpg)
Hosszmenti ellenállás
• Hossza és átmérője• Felületének relatív vagy abszolút érdessége• Közeg sebessége, és turbulenciafoka• λ katalógusadat tartalmazza az összes
áramlástani összefüggést (MÉRÉS!)
g2
v
d
lλh'
2
hossz
![Page 42: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/42.jpg)
Helyi ellenállás
• Összefogó geometriai kifejezés• Sebesség befolyásolja• Vízóra, szelepek, könyökök, keresztmetszet
válozás, stb.
g2
vξh'
2
lokális
![Page 43: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/43.jpg)
Rendszer terhelőmagassága
• Egy példán keresztül
terhelőstatikus
szelepkönyök
2
2szelep
2könyök
2
Hh'H
ξξd
lλ
g2
vh'
g2
vξ
g2
vξ
g2
v
d
lλh'
![Page 44: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/44.jpg)
Egy rendszer teljes hatásfoka
• Szivattyúk hidraulikus hatásfoka adott munkapontban (kagylódiagram)
• Rendszer terhelőmagasságából számított rendszerhatásfok
• Hatásfokok szorzata
h'H
Hη
statikus
statikusrendszer
![Page 45: ÓE BGK Hő- és áramlástechnika II. Örvénygépek](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081420/56815a11550346895dc75a82/html5/thumbnails/45.jpg)
Köszönöm a figyelmet!