Побудова трикутників швидкостей
Процес перетворення енергії і зміна швидкостей потоку в каналах робочих лопаток вивчають за допомогою векторних діаграм - трикутників швидкостей.
Щоб будувати трикутники швидкостей, потрібно знати закони відносного руху. Коли розглядають швидкість руху тіла, треба враховувати, щодо якого іншого тіла ця швидкість вимірюється.
Наприклад, якщо людина йде в вагоні потяга, то можна говорити про швидкість руху людини щодо вагона або відносно Землі.
Швидкість, яка вимірюється відносно нерухомої Землі, називається абсолютною. яка вимірюється щодо рухомого тіла - відносної. Швидкість самого тіла, що рухається називається переносний.
Потік робочого тіла виходить з направляючого (соплового) апарату зі швидкістю з1 під кутом # 945; 1 (рис. 4.3) до осі решітки (площині обертання робочого колеса).
Мал. 4.3 Трикутники швидкостей:
Робочі лопатки рухаються з окружною швидкістю і на середньому радіусі.
Напрямок відносної швидкості виходу потоку з робочого колеса w2 (кут # 946; 2) визначається геометричними характеристиками решітки. Абсолютна швидкість виходу потоку с2 дорівнює сумі векторів w2 + і і спрямована під кутом # 945; 2 до площини обертання.
Зв'язок між абсолютними і відносними швидкостями, представлена у векторній формі, називається трикутниками швидкостей. Трикутники швидкостей на вході і виході потоку з робочого колеса прийнято будувати з однієї точки.
На рис. 4.3 представлені трикутники швидкостей для активної (а) і реактивної (б) ступенів.
Відносна швидкість w1 і кут # 946; 1 визначаються або шляхом побудови трикутника швидкості, або за виразами:
Відносну швидкість виходу робочого тіла з робочих лопаток знаходять за виразом (3.68).
Абсолютну швидкість виходу потоку з робочих лопаток с2 і кут # 945; 2 визначають або графічним побудовою, або з виразів:
З розгляду трикутників швидкостей випливають такі залежності:
Профілі напрямні і робочих лопаток реактивних ступенів для здешевлення роблять однаковими.
Трикутник, що виражає це геометричне рівність, називається вихідним трикутником швидкостей.
При використанні трикутників швидкостей в розрахунках турбін швидкості наносять зазвичай на загальну діаграму, поєднуючи вершини в одній точці 0 (див. Праву частину рис. 4.3).
Проекції швидкостей на напрям окружної швидкості називають окружними складовими швидкостей, а проекції швидкостей на напрям, паралельне осі, турбіни, - осьовими складовими.
Позначаються ці проекції тими ж буквами, якими позначені швидкості, але з додаванням індексів - відповідно для окружний складової і і для осьової складової # 945; (Див. Рис. 12.5).
Таким чином, користуючись трикутниками швидкостей, можна отримати наступні значення складових швидкостей: