Рис. 188. Течение около лопаток

Рис. 189. Колесо Пельтона

каждая лопатка принимается за крыло, обтекаемое потоком жидкости, причем считается, что крыло и поток влияют друг на друга. Правильное представление о работе современных быстроходных турбин, в которых расстояние между отдельными лопатками весьма большое, можно получить только на основе гидродинамической теории. Однако даже и в тех случаях, когда движение воды между лопатками можно рассматривать как движение в каналах, средние направления движения частиц воды при входе в рабочее колесо и выходе из него отнюдь не совпадают с направлениями касательных к контуру лопаток при входе и выходе, как это принимается в старой теории. Только те частицы воды, которые движутся непосредственно около поверхности лопаток, получают отклонение, равное углу между направлениями указанных касательных. Остальные же частицы отклоняются на меньшие углы. Точные закономерности движения воды между лопатками исследованы в настоящее время для случая плоского течения. На рис. 188 изображена картина плоского течения около системы лопаток. Из этой картины ясно видно, что линии тока в промежутках между лопатками откло-

См. Bauersfeld, Zeitschr. d. Ver. Deutsch. Ing., т. 66 (1922), стр. 461 и 514, или Prandtl, там же, т. 65 (1921), стр. 959; далее Weinig F., Die Stromung um die Schaufeln von Turbomaschinen, Leipzig 1935; см. также пример e) в § 13 гл. II настоящей книги.

См. Busemann, ZAMM, т. 18 (1928), стр. 372 (в этой статье имеется подробная библиография); далее В е t z А . U. I. F lii g g е - L о t Z, Ing.-Arch., т. 9 (1938), стр. 499.

Рис. 190. Схема установки колеса Пельтона; слева - два сопла

Рис. 191. Колесо Фрэнсиса

няются на углы, меньшие угла между направлениями входа и выхода потока непосредственно около лопаток.

Какой вид в действительности имеют рабочие колеса современных турбин, показывают рис. 189, 191 и 192. На рис. 189 изображена современная конструкция так называемого колеса Пельтона, применяемого в качестве рабочего колеса в турбинах равного давления. Одна или несколько струй воды с круглым поперечным сечением направляются на острые выступы в середине лопаток, хорошо заметные на рис. 189 слева внизу. Попав на такой выступ, поток воды разделяется и попадает в правую и левую впадины лопатки, из которых он затем выходит, отклонившись почти на 180°. Наивыгоднейший эффект получается при скорости движения колеса, равной приблизительно половине скорости струи воды, падающей на колесо. На рис. 190 показана упрощенная схема установки колеса Пельтона и направляющего аппарата в виде двух сопел. На рис. 191 изображена обычная форма так называемого колеса Фрэнсиса, применяемого в качестве рабочего колеса в турбинах избыточного давления. Вода из направляющего аппарата, охватывающего рабочее колесо, поступает в отверстия, заметные на рисунке слева, и выходит через другие концы каналов, заметные на рисунке справа. Движение частиц воды внутри колеса происходит по траекториям, изогнутым в пространстве (на рис. 188 эти траектории изображены для случая плоского течения). Третьим видом рабочего колеса является колесо Каплана (рис. 192), позволяющее получить большую скорость вращения турбины при сравнительно небольшом напоре. Направляющий аппарат в турбине Каплана такой же, как и у турбины

Рис. 192. Колесо Каплапа Рис. 193. Турбина Каплана. а -

направляющее колесо; b - рабочее колесо; с - всасывающая труба, направляющие лопатки в правой половине горизонтальной проекции изображены полностью в открытом состоянии, а в левой половине - в закрытом состоянии

Фрэнсиса; он создает спиральное движение воды, направленное снаружи внутрь. Вода проходит через колесо Каплана в осевом направлении. Колесо Каплана является видоизменением колеса Фрэнсиса. В самом деле, если в последнем сохранить только крайние внешние части лопаток (на рис. 191 они хорошо видны справа), а все остальное отбросить, то получится колесо Каплана. Схема турбины Каплана изображена на рис. 193.

В турбинах избыточного давления для уменьшения энергии выходящей из турбины воды всегда устраивается всасывающая труба (см. рис. 193), обычно немного расширяющаяся книзу. Нижнее отвер-