Het begrijpen van de manier waarop werk en vermogen in turbomachines berekend moeten worden is essentieel voor ingenieurs en technici. Deze berekeningen helpen bij het ontwerpen, analyseren en optimaliseren van turbines, compressoren en andere roterende apparatuur. Dit artikel biedt praktische formules en voorbeelden om deze berekeningen te vergemakkelijken.

Basisconcepten van werk en macht in Turbomachines

Werk in turbomachines verwijst naar de energie die wordt overgedragen aan of van een vloeistof als het door de machine gaat. Vermogen is de snelheid waarmee dit werk wordt gedaan, meestal uitgedrukt in watt of pk. Berekenen van deze hoeveelheden impliceert het begrijpen van de vloeistof eigenschappen en de werking van de machine voorwaarden.

Berekenen van werkuitvoer

De werkoutput per massastroom per eenheid kan worden geschat met behulp van de enthalpy verandering van de vloeistof:

Werk per massa-eenheid:  W = hin - hout

waarbij hin en hout[[ de specifieke enthalpies zijn aan de inlaat en uitlaat. Voor ideale gassen of oncompresseerbare vloeistoffen kunnen vereenvoudigde formules op basis van druk en temperatuur worden gebruikt.

Berekenen van de vermogensuitvoer

Het totale vermogen wordt verkregen door het werk per massa-eenheid te vermenigvuldigen met het massadebiet:

Power:  P =  W ×  dot{m}

waarbij  dot{m} de massastroom van de vloeistof is. Voor volumetrische stroomsnelheid  Q is de relatie:

 P = W ×  rho × Q

Praktisch voorbeeld

Stel dat een turbine een inlaat enthalpy heeft van 3000 kJ/kg en een uitlaat enthalpy van 2500 kJ/kg. De massastroom is 2 kg/s. Bereken het werk en het vermogen.

oplossing:

Werk per massa-eenheid: W = 3000 - 2500 = 500 kJ/kg

Vermogen: P = 500 kJ/kg & tijden; 2 kg/s = 1000 kJ/s = 1000 kW