Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)


Для цитирования:

Горшков И. Б., Петров В. В. Экспериментальное исследование двунаправленной импульсной турбины в постоянном потоке газа // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2021. Т. 21, вып. 3. С. 242-248. DOI: 10.18500/1817-3020-2021-21-3-242-248

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.08.2021
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 14)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.486

Экспериментальное исследование двунаправленной импульсной турбины в постоянном потоке газа

Авторы: 
Горшков Илья Борисович, Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Петров Владимир Владимирович, Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Двунаправленная импульсная турбина может применяться для выработки электроэнергии из энергии морских волн или для преобразования акустической энергии в электрическую в термоакустических генераторах. В данной работе было проведено экспериментальное исследование характеристик двунаправленной турбины в постоянном потоке газа. Эксперименты проводились с неподвижным и свободно вращающимся ротором турбины. Внешний диаметр лопаток турбины 44 мм. Средняя скорость газа на входе в турбину измерялась при помощи трубки Вентури и анемометра. Были проведены измерения зависимости перепада давления на сопловых аппаратах и роторе турбины от средней по сечению скорости газа на входе в турбину. Показано, что при увеличении частоты вращения ротора перепад давления на входном сопловом аппарате уменьшается, а на роторе и на выходном сопловом аппарате увеличивается. Доля паразитного перепада давления на выходном сопловом аппарате в перепаде давления на всей турбине увеличивается при увеличении частоты вращения ротора. При частоте вращения ротора 7000 об./мин, паразитный перепад давления составил 15% от перепада давления на всей турбине. Было показано, что в постоянном потоке газа исследуемая турбина имеет степень реактивности от 0.61 до 0.84.

Благодарности: 
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-32-90127
Список источников: 
  1. Thakker A., Jarvis J., Sahed A. Quasi-Steady Analytical Model Benchmark of an Impulse Turbine for Wave Energy Extraction // Int. J. Rotating Mach. 2008. Vol. 2008. P. 1–12. https://doi.org/10.1155/2008/536079
  2. Thakker A., Dhanasekaran T., Khaleeq H., Usmani Z. Application of Numerical Simulation Method to Predict the Performance of Wave Energy Device with Impulse Turbine // J. of Thermal Science. 2003. Vol. 12, № 1. P. 37–43. https://doi.org/10.1007/s11630-003-0007-y
  3. Thakker A., Dhanasekaran T. Computed effect of guide vane shape on performance of impulse turbine for wave energy conversion // Int. J. Energy Res. 2005. Vol. 29. P. 1245–1260. https://doi.org/10.1002/er.1117
  4. Blok K., Owczarek P., Francois M. Bi-directional turbines for converting acoustic wave power into electricity // 9th PAMIR International Conference on Fundamental and Applied MHD. Riga, Latvia, 2014. P. 433–438. URL: https://docplayer.net/28349946-Bi-directional-turbinesfor-converting-acoustic-wave-power-into-electricity.html (дата обращения: 17.06.2021).
  5. Скубачевский Г. Авиационные газотурбинные двигатели. М. : Машиностроение, 1969. 543 c.
  6. Timmer M., Meer T. Characterization of bidirectional impulse turbines for thermoacoustic engines // J. Acoust. Soc. Am. 2019. Vol. 146, iss. 5. P. 3524–3535. https://doi.org/10.1121/1.5134450
  7. Aster Thermoacoustics. URL: https://www.asterthermoacoustics.com/ (дата обращения: 17.06.2021).
  8. Наталевич А. Воздушные микротурбины. М. : Машиностроение, 1970. 208 c.
  9. Swift G.W. Thermoacoustic engines and refrigerators : A short course. Los Alamos: Los Alamos National Laboratory, 1999. 179 p. URL: https://www.osti.gov/servlets/ purl/756947 (дата обращения 17.05.2021).
  10. Hamood A., Jaworski A., Mao X. Model and Design of a Four-Stage Thermoacoustic Electricity Generator with Two Push-Pull Linear Alternators // Proceedings of ASEE17. International Conference on Advances in Energy Systems and Environmental Engineering (ASEE17) (02–05 July 2017). Wroclaw, Poland. URL: http://eprints. whiterose.ac.uk/116886/7/Hamood%20reviewed%20 corrected.pdf (дата обращения: 18.01.2021).
  11. Любимов Г., Любимов Б. Теория и расчёт осевых многоступенчатых турбин турбобуров. M. : Гостоптехиздат, 1963. 178 c.
  12. Dixon S. L., Hall C. A. Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery. Oxford, Elsevier. 2014. 537 p. URL: https://books.google.ru/books?hl=ru&lr= &id=wZoTAAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP1&dq=axial+ turbine+book&ots=xA2UP400z_&sig=iv_6OPAfwdJOx ZxotNtNratTSso&redir_esc=y#v=onepage&q=axial%20 turbine%20book&f=false (дата обращения: 17.06.2021).
  13. Setoguchi T., Takao M. Current status of self rectifying air turbines for wave energy conversion // Energy Convers. Manage. 2006. Vol. 47. P. 2382–2396. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2005.11.013
Поступила в редакцию: 
17.05.2021
Принята к публикации: 
09.07.2021
Опубликована: 
31.08.2021