Теория турбомашин Курс лекций. 5 семестр

Кожухов
kozhukhov_yv@mail.ru
+7 (921) 567-84-91
СПбПУ, кафедра «Компрессорная, вакуумная и холодильная техника»

метод и связь с другими предметами учебного плана.
Литература.
Исторический обзор развития

теории и практики турбомашин, роль отечественных и иностранных ученых.
Принцип действия и устройство турбомашин, области применения, классификация.

турбокомпрессоров. Учебное пособие. Галеркин Ю.Б., Ю.В. Кожухов. Изд. Политехнического университета.

СПб. 2013 - 245 с.

Теория и расчет турбокомпрессоров (учебное пособие для студентов ВУЗов). Селезнев К.П., Галеркин Ю.Б., Анисимов С.А. и др. Под общей редакцией К.П. Селезнева - Л.: Машиностроение. 1986 - 392 с.

Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Литература

динамика. -М.: Наука, 1976.-888 с.

Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.

- М.: Машиностроение, 1992.-672 с.

Кириллов И.И. Теория турбомашин.-Л.: Машиностроение, 1972.-536 с.

и практики турбомашин
Леонард Эйлер (1707-1783 г.г.)
Начало теории турбомашин

было положено трудами Л. Эйлера, который в 1755 г. получил одно из основных уравнений гидродинамики идеальной жидкости. Научную базу для изучения рабочего процесса всех турбомашин составляют основоположные труды Леонарда Эйлера, современная механика жидкости и газа и экспериментальная аэродинамика.

и практики турбомашин

и практики турбомашин
Даниил Бернулли (1700 – 1782 г.г.)
Даниил

Бернулли, студенческий товарищ Эйлера по Базельскому университету, так же внёс свой вклад, получив закон сохранения энергии для одномерного установившегося течения газа в проточной части турбомашины.

и практики турбомашин

и практики турбомашин
Николя Леонар Сади Карно
(1796 – 1832 г.г.)

Неоценимый вклад в развитие термодинамики, являющейся основой теории турбомашин, внёс Николя Леонар Сади Карно издав в 1824 году первую и единственную работу свою работу — «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». Эта работа считается основополагающей в термодинамике.

и практики турбомашин

и практики турбомашин
Александр Александрович
Саблуков
(1783 – 1857 г.г.)
В

1832 г. генерал-лейтенантом Александром Александровичем Саблуковым был создан центро-бежный вентилятор, который использовался на кожевенных и сахарных заводах, в прачечных, позднее применялся на Чагирском руднике.

и практики турбомашин
Устройство подводной лодки Шильдера (с под-линных чертежей

изобретателя). 1— башни,
2 — труба для выхлопа испорченного воздуха, 3 — труба для впускания свежего воздуха,
4 — вентилятор Саблукова, 5 — свинцовые гири,
6 — вороты для подъема и опускания гирь,
7 — вороты гребков,
8 — руль

и практики турбомашин
Николай Егорович Жуковский
(1847 – 1921 г.г.)
Выдающийся

русский учёный, создатель аэродинамики как науки.

В конце 19 века Жуковский и Чаплыгин создали теорию решётки профилей, а так же основы газовой динамики.

и практики турбомашин
Сергей Алексеевич Чаплыгин
(1869 – 1942 г.г.)
Российский,

советский ученый в области механики, один из основоположников аэродинамики.

и практики турбомашин
Карл Густав Патрик де Лаваль
(1845 – 1913

г.г.)

Лаваль шведский инженер и изобретатель (по национальности француз) в 1878 г. сконструировал центробежный сепаратор непрерыв-ного действия для молока, для которого требовался очень скоростной привод, и в 1883 г. Лаваль сконструировал первую в мире паровую турбину, которую усовершенствовал к 1889 г. – это была паровая турбина активного типа.

и практики турбомашин

и практики турбомашин

и практики турбомашин
Ауре Стодола (1859 – 1942 г.г.)
Очень

большой вклад в развитие турбомашин внёс словацкий инженер и учёный-теплотехник Ауре Стодола. В 1892—1929 профессор Высшей технической школы в Цюрихе.

Основные труды Стодолы посвящены термодинамической и аэрогидродинамической теории и расчёту паровых и газовых турбин, а также теории автоматического регулирования и теории циркуляции в центробежных компрессорах.

и практики турбомашин
Александр Александрович
Радциг (1869 – 1941 г.г.)
Значительный

вклад в мировое развитие теории турбо-машин внесли отечественные учёные. Основоположником и создателем русской школы энергетиков и турбостроителей в Санкт-Петербурге является Радциг Александр Александро-вич.

и практики турбомашин
Иван Иванович
Кириллов (1902 – 1993 г.г.)
Продолжателем

и последователем русской турбинной школы является Кириллов Иван Иванович, крупный учёный, инженер и педагог в области турбомашин, профессор Ленинградского политехнического института, заведующий кафедрой «Паровые турбины и машины» ЛПИ.

и практики турбомашин
Константин Иванович
Страхович (1904 – 1968 г.г.)
К.И.

Страхович был одним из основателей и создателей Энергомашиностроительного факультета ЛПИ. С 1930 г. профессор Ленинградского поли-технического института, стано-вится первым заведующим ка-федрой компрессоростроения.
При активном участии К.И. Страховича был создан один из первых в нашей стране воздушно-реактивных двигателей.

и практики турбомашин
Константин Павлович
Селезнёв (1920 – 1998 г.г.)
К.П.

Селезнев - основатель научной школы компрессоро-строения в ЛПИ - СПбГПУ. с 1960 г. и до 1989 г. заведовал кафедрой компрессоростроения ЛПИ. В 1973 – 1983 гг. был рек-тором ЛПИ. После 1989 г. был профессором - научным руково-дителем исследовательских групп, связанных с тематикой центробежных компрессоров высокого и сверхвысокого давления.

и практики турбомашин
Вольдемар Францевич
Рис (1907 – 1991 г.г.)
В.Ф.

Рис в 1933 г. был переведен на НЗЛ для организации проектирования и производства первых в стране центробежных компрессоров. Большим вкладом В.Ф. Риса в теорию и практику компрессоростроения явились монографии “Центробежные комп-рессорные машины” (1957 и 1964 гг.), и др. В.Ф.Рис был одним из наиболее видных ученых и инженеров отрасли компрессоро-строения.

Выплавка металлов в древнем Египте
Проветривание штолен – Европа, средние века
Первое

широкое применение пневматики –
проходка ж/д туннеля.
Швейцария, середина 19 в

Первая централизованная система
энергоснабжения – городская
компрессорная станция.
Париж, 2-я половина 19 в.

Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Исторический обзор развития теории и практики турбомашин

и практики турбомашин
В 1900 г. фирма Рато выпустила первый

центробежный компрессор для подачи воздуха в доменные печи.

В 1934 г. фирма Броун-Бовери в Швейцарии впервые построила многоступенчатый осевой компрессор.

На ЛМЗ выпускаются центробежные компрессоры с 1924 г., на НЗЛ с 1932 г.

турбомашин
Компрессоры –

это энергетические машины,
служащие для сжатия и
перемещения газов.

турбомашин
Характерная особенность турбомашин — непрерывный поток газа и непрерывность

процесса сжатия для турбокомпрессоров, или расширения для турбин.

Турбокомпрессоры по принципу действия относятся к классу энергетических турбомашин (машины лопаточного типа). К этому классу помимо турбокомпрессоров относятся паровые и газовые турбины, центробежные и осевые насосы, а также гидравлические турбины. Общим для всех этих энергетических машин является наличие вращающихся и неподвижных лопаточных аппаратов, взаимодействующих с потоком рабочей среды.

турбомашин
Турбокомпрессоры имеют существенные преимущества перед другими типами компрессоров:

1) сравнительно

небольшие размеры и вес;
2) отсутствие возвратно-поступательного движения;
3) равномерность подачи газа;
4) отсутствие загрязнения газа маслом, следствием чего является, в частности, малый расход смазочных веществ;
5) возможность непосредствен­ного соединения компрессора с быстроходной паровой или газовой турбиной, а также с электродвигателем;
6) возможность получения в компрессоре весьма больших расходов газа.

турбомашин
К недостаткам турбокомпрессоров надо отнести главным образом:

Трудности выполнения их

для получения малых расходов (особенно осевых компрессоров) и степеней повышения давления порядка нескольких десятков и выше.

Устойчивая работа этих машин возможна в ограниченном диапазоне производительностей.

и стали, блоки разделения воздуха,
ГОРНОЕ ДЕЛО - проветривание, передача

энергии сжатым воздухом,
ВЕНТИЛЯЦИЯ промышленных, общественных, жилых помещений и пр., охлаждение технических устройств,
ПНЕВМАТИКА - использование энергии сжатого воздуха в промышленности, строительстве, дорожном строительстве,
ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ - реакции синтеза при производстве пластмасс, удобрений и пр.,
НЕФТЕХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ – переработка углеводородов,
ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА – пищевая промышленность, кондиционирование промышленных, общественных, жилых помещений, высокие технологии и пр.,
ЭНЕРГЕТИКА - газотурбинные двигатели, тепловые электростанции, газоохлаждаемые атомные реакторы, турбопоршневые двигатели,
ГАЗОВАЯ и НЕФТЯНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ - обработка, транспортировка, хранение природного (попутного) газа, переработка природного газа для получения синтетических моторных топлив.

Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Принцип действия и устройство турбомашин

турбомашин
Рабочее колесо (РК) является основным, обязательным элементом компрессора. Оно

передает газу механическую работу от двигателя, и тогда создается непрерывный поток газа, в котором давление газа возрастает.

турбомашин
Диффузоры – каналы специальной формы, в которых кинетическая энергия

газа переходит в энергию давления при снижении скорости.

центробежные, диагональные.
Осецентробежные.
Одноступенчатые и многоступенчатые.
Однопоточные и многопоточные.
Транспортные

и промышленные (стационарные).
Одновальные и многовальные.
Однокорпусные и многокорпусные.
По степени повышения давления: вентиляторы (П<1,2), нагнетатели (1,2<П<2,0), компрессоры (П>2,0).
По конечному давлению: низкого давления (до 1,5 МПа), среднего давления 1,5-10 МПа, высокого давления 10-100 МПа, и сверхвысокого давления более 100 МПа.
По сжимаемому газу - воздушные, газовые, а так же кислородные, водородные, хлорные и т.п.

применения турбокомпрессоров:
Цикловые компрессоры газотурбинных двигателей.
Турбонаддув двигателей внутреннего сгорания.
Тягодутьевые

машины.
Вентиляторы.
Обслуживание пневматических систем.
Производство чугуна.
Производство стали.
Блоки разделения воздуха.
Производство удобрений.
Химия и нефтехимия.
Холодильная техника.
Добыча нефти.
Газовая промышленность: дожимные компрессоры, линейные центробежные нагнетатели, компрессоры подземных хранилищ газа.

установки с КПД примерно 3%. Франция, 1906 г.
Первые реактивные

двигатели боевых самолетов с осевыми компрессорами. Германия, 1944 г.

Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Турбомашины в промышленности и транспорте

транспорте
Современный двухконтурный турбореактивный двигатель с двухкаскадным (два соосных ротора

с разной скоростью вращения) осевым компрессором

транспорте
Двухконтурный турбореактивный двигатель пассажирского лайнера с турбовентилятором и осевым

компрессором

видны три турбинные ступени)
Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин. Лекция

1. Турбомашины в промышленности и транспорте

и транспорте

компрессор с пространственными рабочими колесами
Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин.

Лекция 1. Турбомашины в промышленности и транспорте

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

800 кВт,
регулируемое число оборотов до 18000 об/мин)
Стенд для

испытания моделей центробежных компрессоров
при давлении до 100 ата (кафедра КВХТ СПбГПУ)

Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Турбомашины в промышленности и транспорте

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

МПа. (Первый компрессор нового поколения для газовой промышленности. Г/д проект

кафедры КВХТ СПбГПУ)

Современный компрессор ГПА с регулируемым электроприводом

Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Турбомашины в промышленности и транспорте

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

транспорте
ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ КОМПРЕССОРЫ
Агрегат турбонаддува ДВС

компрессор (при больших размерах корпус сварной), в производстве цемента и

пр.

Лекция 1. Турбомашины в промышленности и транспорте

транспорте
Двухкаскадный доменный ОК с встречным вращением валов мощностью 30

мВт (НЗЛ)

ККЗ). Производительность 500 м3/мин, конечное давление 4,0 МПа, три корпуса,

пять промежуточных охлаждений.

Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Турбомашины в промышленности и транспорте

– ККЗ).
Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Турбомашины в промышленности

и транспорте

(газодинамический проект кафедры КВХТ СПбГПУ)
Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин.

Лекция 1. Турбомашины в промышленности и транспорте

и пр.)
Доц. Ю.В. Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Турбомашины в

промышленности и транспорте

Лекция 1. Турбомашины в промышленности и транспорте

Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Турбомашины в промышленности и транспорте

Кожухов. Теория турбомашин. Лекция 1. Турбомашины в промышленности и транспорте

промышленности и транспорте