Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы): центробежные турбомашины на сегодняшний момент имеют достаточно широкое распространение во всех отраслях хозяйственной деятельности человека. Большая энергоемкость турбомашин предъявляет высокие требования к их правильной эксплуатации и работе в оптимальном режиме, а также к их экономичности. Анализ работы существующих конструкций турбомашин по-прежнему выявляет недостатки, наличие которых в современных условиях производства является неприемлемым. Данные недостатки выражаются в виде узкого диапазона эффективной работы, пониженной энергоэффективности на нерасчетных режимах и низким значением гидравлического КПД. Существование данных недостатков во многом обусловлено конструктивным исполнением турбомашин, а именно наличием элементов с высокими значениями гидравлических потерь. Повышение энергоэффективности известных конструкций многоступенчатых центробежных турбомашин существующими методами возможно лишь в небольшом диапазоне. Расширение диапазона эффективной работы турбомашин становится возможным в результате разработки альтернативной схемы движения потока, текучего от ступени к ступени без применения систем переводных каналов. В качестве данной альтернативы может стать центробежная турбомашина с коаксиальным расположением рабочих колес. Цель работы: установление влияния режимных параметров на развиваемое турбомашиной давление. Используемые методы: математический анализ и экспериментальные исследования в лабораторных условиях. Новизна: к элементам новизны в данной работе относится предлагаемая конструкция центробежной турбомашины, а именно коаксиальное расположение рабочих колес, где движение потока, текучего от ступени к ступени, осуществляется напрямую, без применения систем переводных каналов и промежуточных направляющих устройств. Результат: проведенный математический анализ и экспериментальные исследования позволили получить качественную картину процесса энергообмена между лопатками рабочих колес и потоком текучего. Практическая значимость: установление рациональных режимных параметров работы центробежной турбомашины с коаксиальным расположением рабочих колес позволит осуществлять эксплуатацию с высокой долей энергоэффективности.
Ключевые слова
Центробежная турбомашина, коаксиальное расположение, напорно-расходная характеристика, энергообмен, режим работы.
1. Лобанов И.Е. Математическое моделирование интенсифицированного теплообмена при турбулентном течении в продольно омываемых пучках труб с поперечными кольцевыми канавками с применением компаундной трехслойной модели турбулентного пограничного слоя // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. № 1. С. 109–115.
2. Жарковский А.А. Математическое моделирование рабочих процессов в центробежных насосах низкой и средней быстроходности для решения задач автоматизированного проектирования: дис…. д-ра техн. наук / СПбГПУ. СПб., 2003. 568 с.
3. Радиальные и осерадиальные рабочие колеса центробежных компрессоров – преимущества, недостатки, область применения / Ю.Б. Галеркин, А.Ф. Рекстин, К.В. Солдатова и др. // Компрессорная техника и пневматика. 2015. №7. С. 23–32.
4. Подболотов С.В., Кольга А.Д. Центробежный насос со ступенчатым расположением рабочих колес // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования: материалы II Междунар. науч.-прак. конф. Горная электромеханика, 2015. Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. Т.1. С. 57–62.
5. Жумахов И.М. Насосы, вентиляторы и компрессоры. М.: Углетехиздат, 1958. 619 с.
6. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. Л.: Машиностроение, 1966. 365 с.
7. Ковалевская В.И., Бабак Г.А. Пак В.В. Шахтные центробежные вентиляторы. М.: Недра, 1976. 320 с.
8. Englar R. J. Overview of circulation control pneumatic aerodynamics. In: Applications of circulation control technology // Progress in astronautics and aeronautics. Vol. 214, AIAA, 2006, pp. 23–68.
9. Макаров В.Н., Горбунов С.А., Корнилова Т.А. Перспективное направление повышения эффективности вентиляторов местного проветривания // Изв. вузов. Горный журнал. 2013. № 6. С. 124–129.
10. Подболотов С.В., Кольга А.Д. Гидравлические потери в элементах турбомашин // Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. / под ред. Г.Д. Першина. № 16. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2016. С. 134–138.