М.: Машиностроение, 1960. — 176 с.
В крупных кислородных установках процесс расширения в холодильном
цикле осуществляется в основном в специальных расширительных
машинах — детандерах.
При неизменных значениях коэффициента полезного действия компрессора и детандера эффективность холодильного цикла возрастает с увеличением начального давления, поэтому расход энергии при высоком давлении меньше. Однако при высоком давлении компрессор и детандер могут быть выполнены эффективными лишь в виде поршневых машин. Это накладывает определенные ограничения на мощность кислородной установки. Между тем промышленность предъявляет спрос на большие количества кислорода, измеряемые десятками и сотнями тысяч кубометров в час. Поэтому, естественно, изыскиваются пути для повышения экономичности холодильного цикла при умеренных и низких давлениях, так как в этом случае сжатие и расширение можно производить в турбомашинах, а теплообмен в регенераторах, т. е. в машинах и аппаратах, которые могут быть осуществлены для больших расходов. Для повышения экономичности холодильного цикла низкого давления в первую очередь нужно повысить к. п. д. турбодетандеров. Путь для этого был указан академиком П. Л. Капицей, предложившим конструировать турбодетандеры по типу радиальных гидротурбин. Им же был построен первый образец такого турбодетандера и осуществлено сжижение воздуха при давлении цикла всего в 6 ата.
В настоящее время для турбодетандеров принят одноступенчатый вариант, по типу тихоходных центростремительных гидротурбин. Хотя метод расчета и конструирования последних хорошо известен, однако для турбодетандеров он неприемлем, поскольку расширяемый в турбодетандерах воздух, несмотря на очень низкую температуру и высокую плотность, все же является газом, и поэтому при данной степени понижения давления он на единицу веса обладает несравненно большей энергией, чем вода, и кроме того расходы через турбодетандеры многим меньше, чем в гидротурбинах. Эти особенности накладывают определенный отпечаток на конструкцию турбодетандера и требуют определенных способов расчета и конструирования.
Несмотря на кажущуюся простоту, работа турбодетандера зависит от ряда незначительных, на первый взгляд, моментов, пренебрежение которыми может привести к малой величине его к. п. д., а следовательно, и кислородной установки в целом. Предлагаемая вниманию читателей работа представляет собой попытку изложения основ теории расчета, конструирования и эксплуатации этого нового типа машин. Вводные понятия
Назначение и область работы турбодетандеров
Основные элементы центростремительного турбодетандера
Основные понятия
Параметры проточной части
Рабочий процесс и коэффициент полезного действия проточной части
Взаимосвязь между коэффициентом полезного действия и параметрами проточной части
Коэффициент окружной скорости при нормальном выходе
Влияние параметров на потери
Влияние параметров на течение в колесе
Влияние параметров на число Маха
Влияние параметров на кривизну каналов колеса
Влияние параметров на меридиональный профиль колеса
Влияние параметров на тип сопла
Область оптимальных параметров
Влияние параметров на дисковые потери
Влияние параметров на потери от утечки
Влияние числа лопастей колеса
Расчет центростремительного турбодетандера
Выбор основных параметров
Методика расчета
Примерный расчет
Предварительное определение степени радиальности
Проектирование центростремительного турбодетандера
Сопловой аппарат
Рабочее колесо
Корпус
Чистота поверхностей
Элементы турбодетандера и агрегата
Компоновочные схемы и составные части турбодетандерного агрегата
Система смазки
Защита от разгона
Описание турбодетандеров
Сборка и эксплуатация
Заводская сборка
Стендовые испытания
Монтаж
Эксплуатация
Производственные неполадки
Литература
Приложение
При неизменных значениях коэффициента полезного действия компрессора и детандера эффективность холодильного цикла возрастает с увеличением начального давления, поэтому расход энергии при высоком давлении меньше. Однако при высоком давлении компрессор и детандер могут быть выполнены эффективными лишь в виде поршневых машин. Это накладывает определенные ограничения на мощность кислородной установки. Между тем промышленность предъявляет спрос на большие количества кислорода, измеряемые десятками и сотнями тысяч кубометров в час. Поэтому, естественно, изыскиваются пути для повышения экономичности холодильного цикла при умеренных и низких давлениях, так как в этом случае сжатие и расширение можно производить в турбомашинах, а теплообмен в регенераторах, т. е. в машинах и аппаратах, которые могут быть осуществлены для больших расходов. Для повышения экономичности холодильного цикла низкого давления в первую очередь нужно повысить к. п. д. турбодетандеров. Путь для этого был указан академиком П. Л. Капицей, предложившим конструировать турбодетандеры по типу радиальных гидротурбин. Им же был построен первый образец такого турбодетандера и осуществлено сжижение воздуха при давлении цикла всего в 6 ата.
В настоящее время для турбодетандеров принят одноступенчатый вариант, по типу тихоходных центростремительных гидротурбин. Хотя метод расчета и конструирования последних хорошо известен, однако для турбодетандеров он неприемлем, поскольку расширяемый в турбодетандерах воздух, несмотря на очень низкую температуру и высокую плотность, все же является газом, и поэтому при данной степени понижения давления он на единицу веса обладает несравненно большей энергией, чем вода, и кроме того расходы через турбодетандеры многим меньше, чем в гидротурбинах. Эти особенности накладывают определенный отпечаток на конструкцию турбодетандера и требуют определенных способов расчета и конструирования.
Несмотря на кажущуюся простоту, работа турбодетандера зависит от ряда незначительных, на первый взгляд, моментов, пренебрежение которыми может привести к малой величине его к. п. д., а следовательно, и кислородной установки в целом. Предлагаемая вниманию читателей работа представляет собой попытку изложения основ теории расчета, конструирования и эксплуатации этого нового типа машин. Вводные понятия
Назначение и область работы турбодетандеров
Основные элементы центростремительного турбодетандера
Основные понятия
Параметры проточной части
Рабочий процесс и коэффициент полезного действия проточной части
Взаимосвязь между коэффициентом полезного действия и параметрами проточной части
Коэффициент окружной скорости при нормальном выходе
Влияние параметров на потери
Влияние параметров на течение в колесе
Влияние параметров на число Маха
Влияние параметров на кривизну каналов колеса
Влияние параметров на меридиональный профиль колеса
Влияние параметров на тип сопла
Область оптимальных параметров
Влияние параметров на дисковые потери
Влияние параметров на потери от утечки
Влияние числа лопастей колеса
Расчет центростремительного турбодетандера
Выбор основных параметров
Методика расчета
Примерный расчет
Предварительное определение степени радиальности
Проектирование центростремительного турбодетандера
Сопловой аппарат
Рабочее колесо
Корпус
Чистота поверхностей
Элементы турбодетандера и агрегата
Компоновочные схемы и составные части турбодетандерного агрегата
Система смазки
Защита от разгона
Описание турбодетандеров
Сборка и эксплуатация
Заводская сборка
Стендовые испытания
Монтаж
Эксплуатация
Производственные неполадки
Литература
Приложение