Ρευστοδυναμικές Μηχανές

Abstract

Το σύγγραμμα στοχεύει: 1. Στην εξοικείωση του αναγνώστη με τις βασικές παραμέτρους και τους βασικούς νόμους που διέπουν το ανοικτό σύστημα (ροή ρευστού). 2. Στην εξοικείωση με τις ρευστοδυναμικές μηχανές (αντλίες, στρόβιλοι, ανεμιστήρες, συμπιεστές, στροβιλοκινητήρες). 3. Στην απόκτηση βασικής γνώσης υπολογισμού των μεγεθών που χαρακτηρίζουν τα ροϊκά φαινόμενα, καθώς και τον σχεδιασμό των ρευστοδυναμικών μηχανών (αντλιών - στροβίλων). Συνοπτικά το σύγγραμμα επιδιώκει να παρουσιάσει με εύληπτο τρόπο : Τους νόμους της συνέχειας, της ενέργειας, της ορμής και της στροφορμής στο ανοικτό ροϊκό σύστημα. Τις ασκούμενες δυνάμεις (άνωση, οπισθέλκουσα) επί κινουμένων επιφανειών ή σωμάτων μέσα σε ρευστό (πτερωτές ανεμοκινητήρων). Την ωστική δύναμη και το μηχανικό βαθμό απόδοσης της έλικας, καθώς και την ωστική δύναμη των στροβιλωθητών και των πυραύλων. Τα είδη των ρευστοδυναμικών μηχανών και την ταξινόμησή τους. Την περιγραφή, λειτουργία και σύγκριση των εμβολοφόρων και περιστροφικών μηχανών. Τη λεπτομερή εξέταση της φυγοκεντρικής αντλίας (θεωρητική προσέγγιση, τρίγωνα ταχυτήτων, δοκιμή, χαρακτηριστικές καμπύλες, το φαινόμενο της σπηλαίωσης και τη συνθήκη αποφυγής της). Τον σχεδιασμό, την εγκατάσταση και τη λειτουργία αντλητικού συγκροτήματος. Τον σχεδιασμό, την εγκατάσταση και τη λειτουργία φυγοκεντρικών και αξονικών ανεμιστήρων και αεροσυμπιεστών. Τον σχεδιασμό και τη λειτουργία των υδροστροβίλων Pelton, Francis και Kaplan (θεωρία υδροστροβίλων, τρίγωνα ταχυτήτων, χαρακτηριστικές καμπύλες, εγκατάσταση - λειτουργία υδροηλεκτρικής μονάδας). Τα λειτουργικά χαρακτηριστικά και τον σχεδιασμό των ατμοστροβίλων. Τη σύγχρονη τεχνολογία των αεριοστροβίλων και την εφαρμογή της στην παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας, στην υπερπλήρωση των Μηχανών Εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ) και στους αεροπορικούς στροβιλοκινητήρες πρόωσης. Τέλος, παρουσιάζονται συνοπτικά στοιχεία που αφορούν τη συμπιεστή ροή, τον αριθμό Mach, την ισεντροπική ροή αερίου και τα κρουστικά κύματα (κάθετα και πλάγια).

The textbook aims to: 1. Familiarize the reader with the basic parameters and fundamental laws governing open systems (fluid flow). 2. To familiarize the reader with fluid dynamic machines (pumps, turbines, fans, compressors, turbo engines). 3. To provide basic knowledge for calculating the quantities that characterize fluid phenomena, as well as for designing fluid dynamic machines (pumps and turbines). In summary, the textbook aims to present in an understandable way: The laws of continuity, energy, momentum, and angular momentum in open fluid systems. The forces exerted (lift, drag) on moving surfaces or bodies in a fluid (wind turbine blades). The thrust and mechanical efficiency of propellers, as well as the thrust of jet engines and rockets. The types of fluid dynamic machines and their classification. The description, operation, and comparison of piston and rotary engines. Detailed examination of the centrifugal pump (theoretical approach, speed triangles, testing, characteristic curves, the cavitation phenomenon and how to avoid it). The design, installation, and operation of a pumping unit. The design, installation, and operation of centrifugal and axial fans and air compressors. The design and operation of Pelton, Francis, and Kaplan water turbines (water turbine theory, speed triangles, characteristic curves, installation and operation of a hydroelectric unit). The operating characteristics and design of steam turbines. Modern gas turbine technology and its application in electricity generation, in the supercharging of Ιnternal Combustion Engines (ICE), and in aircraft jet engines. Finally, summary data are presented on compressible flow, the Mach number, isentropic gas flow, and shock waves (vertical and lateral).