История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
большое незанятое пространство; лопатки
(416 шт.) были очень короткими в направлении движения воды; водному
потоку в турбине предоставлялась гораздо большая свобода, чем в других
турбинах, и уменьшались гидравлические потери, что приводило к повышению
коэффициента быстроходности. Концы лопаток в этом типе турбины Каплана
были связаны общим ободом, как это имело место и в турбинах
предшествующих типов. Стремясь устранить всякие детали, могущие
усложнитыпрохождение воды через рабочее колесо, Каплан в патенте 1916 г.
предложил турбину без обода и придал рабочему колесу форму судового
гребного винта. Коэффициент быстроходности достиг 1 ООО, к. п. д. имел
значение 0,8-0,82 при полном открытии туР" бины, которое регулировалось
поворотными лопатками направляющего аппарата. Однако испытания показали,
что при неполном подводе воды к рабочему колесу к. п. д. Ре3; ко падает.
Вследствие этого был предложен поворотный тип лопаток рабочего колеса.
Изменение поворота лопаток вначале производилось от руки, а затем было
автоматизи-296
Рис. 5-13. Первоначальная конструк дня турбины В. Каплана (1913 г.).
тлЛI
Рис. 5-14. Усовершенствованная'конструкция турбины В. Каплана (1916 г.)
ровано и связано с работой поворотных лопаток направляющего аппарата,
которые регулировались также автоматически. В окончательном виде (рис. 5-
14) турбина пере-' стала снижать к. п. д. при неполном подводе и стала
получать все более широкое применение на практике. В настоящее время
турбины этого типа носят общее название поворотнолопастных и строятся
крупнейшими заводами гидроэнергомашиностроительной промышленности.
В связи с переходом к быстроходным типам водяных турбин пришлось
столкнуться с явлением вибраций, происходящих от нарушения работы
рабочего колеса вследствие кавитации. Так назвали появление в некоторых
местах на поверхности лопаток пустот, заполненных водяным испарением; эти
испарения происходили при низкой температуре и низких давлениях, а
особенно сильная кавитация наблюдалась именно в лопастях
поворотнолопастной турбины. Изучение этой проблемы привело к построению
•топаток такой формы, что кавитация была устранена, и в турбинах с
высоким коэффициентом быстроходности вибраций не наблюдалось.
В ряде специальных курсов: А. Не-азвитие теории ратова (1841 г.), Ф.
Редтенбахера
' (1844 г-)> Ю- Л- Вейсбаха (1851 г.)
и др. рассматривался вопрос о протекании воды по рабочим органам турбины
на основе струйной Теории. Хотя эта теория сложилась окончательно только
297
к концу XIX в., но уже в 1856 г. Г. А. Цейнер разработал метод расчета
турбины, исходя из основ этой теории. Струйная или одноразмерная теория
рассматривает поток! в турбине как установившийся с некоторыми средними
ско- \ ростями, причем делается допущение о полной симметрии 1 потока
относительно оси турбины. Принятые допущения позволяют разбить лоток на
ряд не смешивающихся друг с другом потоков, называемых "элементарными
турбина-
Гады
Рис. 5-15. Рост мощности единичной турбины в СССР.
ми" и рассчитываемых раздельно но уравнениям Эйлера.
В течение второй половины XIX и первой половины XX вв. было предложено
много методов построения формы лопаток турбин. Среди них особо важное
место занимает метод немецкого проф. Г. А. Пфарра, усовершенствованный В.
Капланом (метод конформных отображений). Большое значение для уточнения
методов расчета турбин имела разработка ряда вопросов гидродинамики в
трудах ученых конца XIX и начала XX вв. Р. Эшер и Ф. Пражиль дали
теоретически обоснованный гидродинамический метод расчета рабочих органов
радиалыю-осевых турбин. Г. А. Лоренц развил идею Пражиля и дал в общем
виде дифференциальное уравнение линий тока по рабочему колесу.
Прогресс, достигнутый в области гидротурбостроения за последнее столетие
(1840-1940 гг.), представлен на 298
графиках на рис. 1-21 и 1-25; на графике на рис. 5-15 дан рост единичной
мощности гидроагрегатов в СССР в 1928- 1955 гг.
5-4. ПРОЧИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ
Водостолбовые машины. Под таким названием известны гидравлические
двигатели поршневого типа, применявшиеся главным образом ро второй
половине прошлого века. Они преимущественно использовались в установках
небольшой мощности, особенно в водопроводных устройствах. С
распространением передачи электрической энергии на расстояние
водостолбовые машины потеряли свое значение, и в настоящее время они
почти вышли из употребления, оставаясь в отдельных
Рис. 5-16. Схема водостолбовой машины.
/ - верхний уровень; 2 - нижннй уровень; 3-трубо* провод; 4-поршень; 5 -
груз; 6 - регулирующий кран; 7 - труба для выпуска воды в ннжний водоем;
8 - водяное колесо.
случаях вспомогательными двигателями (гидравлический сервопривод).
По принципу водостолбовых машин действуют гидравлические прессы,
отдельные элементы гидравлических передач и приводов. На рис. 5-16
изображена водостолбовая машина, которая может служить как для
вертикального перемещения грузов, так и для вращения вала посредством
