стие этой трубы погружается в воду; этим достигается наиболее полное использование напора.

Часто полезная мощность, развиваемая турбиной, больше той мощности, которая необходима в данный момент в установках, связанных с турбиной. Для регулирования полезной мощности изменяется количество воды, поступающей в рабочее колесо. Обычно это выполняется при помощи автоматического устройства и притом так, что число оборотов турбины остается постоянным. В турбинах равного давления регулирование притока воды производится при помощи игольчатого клапана, автоматически увеличивающего или уменьшающего поперечное сечение сопла (рис. 190). В турбинах избыточного давления поступление воды в рабочее колесо изменяется путем поворота лопаток направляющего аппарата (рис. 193). В турбинах Каплана регулирование производится иногда при помощи изменения угла установки лопаток рабочего колеса.

Коэффициенты полезного действия хороших современных турбин колеблются в пределах от 0,85 до 0,90. Заметим, кстати, что паровые турбины используют подаваемый пар также либо при равном давлении, либо при избыточном давлении. Конечно, вследствие сжимаемости пара картина явлений, происходящих внутри рабочего колеса паровой турбины, более сложная, чем в водяной турбине.

Крыльчатые колеса, подобные колесам Фрэнсиса и Каплана, используются также в насосах, которые в известной степени являются обращением турбин избыточного давления. Насосы, в которых жидкость проходит через колесо в осевом направлении, называются винтовыми; насосы с радиальным движением жидкости называются центробежными. Для подачи воздуха существуют винтовые и центробежные воздуходувки. Винтовые насосы и воздуходувки по способу своего действия сходны с гребным винтом; наиболее простые из них отличаются от гребного винта только тем, что они помещаются внутри трубы или в стенке, разделяющей два пространства. При помощи направляющего колеса кинетическая энергия вращательного движения, созданного пропеллером насоса, может быть в значительной своей части опять преобразована в давление (рис. 194).

Рис. 194. План скоростей винтового насоса. Слева - рабочее колесо, справа - направляющее колесо

Рис. 195. Центробежный насос со спиральной камерой

Рис. 196. Центробежный насос высокого давления

В центробежных насосах и воздуходувках обычное действие лопаток колеса усиливается центробежным действием во вращающихся каналах между лопатками. В самом дело, если система каналов вращается с угловой скоростью W, то возникающая при этом центробежная сила действует как массовая сила и влечет за собой увеличение давления на величину (г - г\) как в состоянии относительного покоя,

так и при установившемся движении [в последнем случае - вдоль линии тока (см. §10 гл. I или §8 гл. V)]. Лопатки колеса центробежного насоса могут быть направлены вдоль радиуса, а также загнуты вперед или назад относительно направления вращения. Насосы с лопатками, загнутыми назад, обладают наилучшим коэффициентом полезного действия, зато остальные дают несколько большее давление. В простых конструкциях центробежных насосов и воздуходувок система направляющих лопаток заменяется спиральной камерой (рис. 195). В более совершенных конструкциях, особенно в насосах высокого давления и турбокомпрессорах, в которых имеется несколько колес, поставленных одно за другим, устраивается специальная система направляющих лопаток (рис. 196).

Если насос подает жидкость на высоту h в количестве Q в одну секунду, то его полезная мощность равна

Lo = jQh,

(139)

где 7 есть удельный вес жидкости. В случае воздуходувки должна быть учтена работа, расходуемая на сжатие воздуха; если эта работа мала, так что ею можно пренебречь, то для определения полезной мощности можно воспользоваться формулой (139), заменив в ней величину jh

разностью р2 -Pi статических давлений до и после воздуходувки; тогда мы получим:

Lo=Q{P2-Pi). (140)

Если воздух засасывается в воздуходувку из пространства с давлением Ро через короткую трубу или совсем без трубы, то можно принять, что

Р 9

Pi=Po-

где W есть средняя скорость во всасывающем отверстии. Кинетическая энергия массы воздуха, выбрасываемой из воздуходувки, может быть частично уловлена при помощи диффузора (расширяющейся трубы), так как таким путем, при условии, что противодавление постоянное, давление р2 позади воздуходувки уменьшается. В воздуходувках для больших разностей давлений работой сжатия пренебрегать уже нельзя и для подсчета полезной мощности следует пользоваться такими же формулами, как и для поршневых воздуходувок.

Мощность L, необходимая для работы насоса или воздуходувки, больше полезной мощности Lo, так как часть энергии расходуется на преодоление гидродинамического сопротивления и трения в подшипниках. Отношение

V = (140)

называется коэффициентом полезного действия насоса или воздуходувки. Если пренебречь трением в подшипниках, то потребной мощностью будет

L = Оси,

где D есть вращающий момент на вале насоса или воздуходувки. Его вычисление и для винтовых и для центробежных машин можно выполнить при помощи формулы (135). В большинстве случаев Сщ = О, поэтому

D = pQr2Cu„ (142)

и так как Г2Ш = U2, то

L = pQu2Cu,. (143)

Подставляя это значение L, а также значение Lq, определяемое формулой (139), в равенство (141), мы получим формулу для определения h:

h=. (144)