找出影响透平风机的全部物理量:在透平风机中,(包括轴流式,混流式,径流式)将透平风机作为一个控制体,自身量有轮缘直径D,和外界有关的量是气体容积流量Q,功率N,转速n,绝对粘性系数L,工质密度Q,单位质量的能头h(h=H#g,H为扬程),扭矩M,另外注意到,扭矩和转速之积构成轴功率,因而参量N,n,M之间只有两个参量独立,因此不考虑M,同时,Q与Q之积构成质量流量G,因此可不考虑G或者Q.*后,Q,Q,H三者可构成单位质量工质所获功率,因此,当N表示轴功率时,有一个机械效率问题。因此要考虑机械效率G.另外,由于P/Q=RT,而且由于风机无压缩功,即无机械能与内能间转化,因而是等温过程,故不必考虑T,因而不考虑压力P.鉴于上述,可将参数归纳成:n,D,Q,Q,L,h,N,G,可以写成下参变量方程:f(n,D,Q,L,Q,h,N,G)=03.2下面找出单值性条件组成的定性量:首先,所有具体现象发生在一定的几何空间内,因此,参与过程的物体几何形状和大小是必须给出的单值条件。以D表征。
其次,在风机内存在由于粘性引起的动量交换,交换动量程度和气体的粘性L有关,而且与气体入口处来流所具有的动量大小有关。而来流动量由密度Q和流速C构成。而C这个条件等价于D和G(它们构成圆周速度L)与流体流量Q=Cr2#A2(Cr2为径向分速度)。这样,n,D,L,Q,Q五个量构成单值条件量。因此根据相似第三定理,有透平风机性能曲线:h=h(n,D,L,Q,Q)N=N(n,D,L,Q,Q)G=G(n,D,L,Q,Q)3.利用矩阵方法求相似准则:对于透平风机,由于流体运动是纯力学过程,因而选取M(质量),L(长度),T(时间),三个基本力学量纲,并只能取n,D,G(或Q)三个独立量作为基本测量单位。把上述物理量量纲列成矩阵如下,其中每一纵列代表一个变量的量纲矢量:nDGQhNGLM010101L010320-1T-10-1-1-2-30-1上式代表解代数方程组,01010-10-1X11X21X31=03-1;01010-10-1X12X22X32=02-1;,,由于各个求解比较复杂,我们可以一并求解。
即将系数矩阵为阶梯形,仅进行行变换,但不进行行间对换,因此相当于求解方程组,*后化为:nDGQhNGLM10120L010320-1T010101由上式分析,系数矩阵供r(A)=3,增广矩阵秩r(B)=3,故方程组有解。且r(A)=r(B)=方程中未知数个数,因此有**解。根据量纲分析P定理,可得8-3=5个相似准数。P1=QnD3P2=hn2D241,P3=Nn2D2GP4=GP5=LpG显然P1为折引流量。P2为折引能量头(扬程),P3为折引功率。根据量纲式G=GQ=D2#C#P因而P5=MDCQ故1P5=Re(雷诺数)。
将P2乘34次方,再除P5的开方,消去几何参数D,得:ncs=nQH34ncs为比转数,比转数与叶轮形状有密切关系,按比转数从小到大,透平风机可分为径流式,混流式,轴流式。
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