ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΣΤΡΟΒΙΛΟΜΗΧΑΝΕΣ
Κατηγορία Μαθήματος: Προπτυχιακό
Τύπος Μαθήματος: Υ1
Κωδικός Γραμματείας: ΕΝ0600
Εξάμηνο:
 7° (Χειμερινό)

Διάρκεια:

 5 ώρες/εβδ.
ECTS Units:
 6
Τομέας:
 Ενέργειας, Βιομηχανικών Διεργασιών και Αντιρρυπαντικής Τεχνολογίας
Κατεύθυνση:
 Ενέργεια, Βιομηχανικές Διεργασίες & Τεχνολογία Αντιρρύπανσης
Διδάσκων:
 Ρήτος Κωνσταντίνος
 

Σκοπός

Ανάλυση και σχεδιασμός Στροβιλομηχανών. Θερμοδυναμική ανάλυση κύκλων στροβιλομηχανών. Aνάπτυξη μεθόδων για ρευστομηχανική ανάλυση αντλιών, συμπιεστών, υδροστροβίλων, αεριοστροβίλων και ανεμογεννητριών. Σχεδιασμός πτερυγίων αντλιών και στροβίλων. Θερμοδυναμική και αεροδυναμική ανάλυση συστημάτων πρόωσης. Κατασκευαστικά στοιχεία και συστήματα ελέγχου στροβιλομηχανών.

 
Περιεχόμενα

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Βασικές αρχές, είδη & εφαρμογές Στροβιλομηχανών. Ιστορική αναδρομή. Σύγχρονες  τάσεις.  Ορισμός  στροβιλομηχανών.  Στοιχεία  Θερμοδυναμικής  και  Ρευστοδυναμικής  Στροβιλομηχανών. 

ΥΔΡΟΣΤΡΟΒΙΛΟΙ  Ιστορία, Εφαρμογές, Στρόβιλος Pelton, Στρόβιλος Francis, Στρόβιλος Kaplan, Επίδραση του μεγέθους στο βαθμό απόδοσης στροβιλομηχανής, Σπηλαίωση στους υδροστρόβιλους.

ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ Τύποι ανεμογεννητριών, Μετρήσεις απόδοσης, Ετήσια παραγωγή ενέργειας, Στατιστική ανάλυση δεδομένων ανέμου, Η μέθοδος του δίσκου εκκίνησης, Μέθοδοι ελέγχου (εκκίνηση, ρύθμιση, διακοπή), Θεωρία στοιχείων των πτερυγιων, Η μέθοδος BEM

ΑΝΑΛΥΣΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΠΤΕΡΥΓΩΣΕΩΝ  Αεροτομές, κατανομή πίεσης, οριακό στρώμα, αποκόλληση, μηχανισμοί σκέδασης ενέργειας. Ανάλυση γραμμικών πτερυγώσεων συμπιεστών και στροβίλων.

 ΑΞΟΝΙΚΟΙ ΑΤΜΟΣΤΡΟΒΙΛΟΙ - ΑΕΡΙΟΣΤΡΟΒΙΛΟΙ  Βασικές αρχές σχεδιασμού και λειτουργίας,Βαθμός αντίδρασης, βαθμός απόδοσης, τρίγωνα ταχυτήτων. Προκαταρκτικός σχεδιασμός ατμοστροβίλου - αεριοστροβίλου. Μηχανική καταπόνηση και υλικά πτερυγίων ατμοστροβίλων - αεριοστροβίλων.

ΑΞΟΝΙΚΟΙ ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ:  Ιστορική εξέλιξη. Εξέλιξη λόγου πιέσεων και ισεντροπικού βαθμού απόδοσης αξονικών συμπιεστών. Φόρτιση βαθμίδας. Ανάλυση μέσης γραμμής. Τρίγωνα ταχυτήτων στην είσοδο και έξοδο βαθμίδας. Διάγραμμα Mollier βαθμίδας. Σχέσεις απωλειών. Πηγές απωλειών 2D και 3D. Υπολογισμός μέσης γραμμής σε ασυπίεστη και συμπιεστή ροή.Τρισδιάστατες ροές σε αξονικές στροβιλομηχανές: Η εξίσωση της ακτινικής ισορροπίας. Παραδείγματα.

ΦΥΓΟΚΕΝΤΡΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ, ΑΝΕΜΙΣΤΗΡΕΣ ΚΑΙ ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ    Ιστορική εξέλιξη. Ορισμοί και μεθοδολογία ανάλυσης. Τρίγωνα ταχυτήτων στην είσοδο και έξοδο φτερωτής. Inducer, impeller, diffuser, volute. Διάγραμμα Mollier (impeller and diffuser). Γεωμετρίεςδιαχυτων. Περιορισμοί ταχύτητας εισόδου στο μάτι. Φυγοκεντρική Αντλία. Σπηλαίωση. Σχεδιασμός εισόδου φυγοκεντρικής αντλίας. Συντελεστής ολίσθησης και θεωρίες και συσχετίσεις υπολογισμού του.Πλήρης υπολογισμός μανομετρικού ύψους αντλίας - ανάλυση των συντελεστών απωλειών.
Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών του Μαθήματος (Syllabus)
Βιβλιογραφία

1. Introduction: Basic Principles. Definition of a turbomachine. Coordinate system. Relative velocities. Velocity diagrams for an axial flow compressor stage. The fundamental laws. Dimensional analysis and performance laws. Incompressible fluid analysis. Performance characteristics for low‐speed machines. Compressible flow analysis. Flow coefficient and stage loading. Performance characteristics for high‐speed machines. Specific speed and specific diameter.  

2. Hydroturbines. History, Applications, Pelton turbine, Francis Turbine, Kaplan turbine, The effect of size of efficiency, Cavitation in hydroturbines

3. Wind turbines. Types of wind turbines, Efficiency calculations, Annual energy production, Wind Data Statistical Analysis, Actuator Disc Approach, Control methods, BEM method

4. Two‐Dimensional Cascades. Cascade geometry. Compressor blade profiles. Turbine blade profiles. Cascade flow characteristics. Streamtube thickness variation. Cascade performance parameters. Analysis of cascade forces (lift and drag).  

5. Axial‐Flow Turbines: Mean‐Line Analysis and Design. Velocity diagrams of the axial turbine stage. Turbine stage design parameters. Design flow coefficient. Stage loading coefficient. Stage reaction. Thermodynamics of the axial turbine stage. Repeating stage turbines. Stage losses and efficiency. Preliminary axial turbine design.  

6. Axial‐Flow Compressors and Ducted Fans. Mean‐line analysis of the compressor stage. Velocity diagrams of the compressor stage. Thermodynamics of the compressor stage. Stage loss relationships and efficiency. Compressor loss sources. Mean‐line calculation through a compressor rotor.  

7. Centrifugal Pumps, Fans and Compressors. Definitions. Thermodynamic analysis of a centrifugal compressor. The impeller. The diffuser. Inlet velocity limitations at the compressor eye. Design of a pump inlet. Design of a centrifugal compressor inlet. The slip factor. The relative eddy concept. Slip factor correlations. Head increase of a centrifugal pump. Performance of centrifugal compressors. Determining the pressure ratio. Effect of backswept vanes.
Εργαστηριακές Ασκήσεις
 
Υπολογιστικές Ασκήσεις

Analysis and design of Turbomachines. Development of methods for fluid mechanics analysis of pumps, compressors, hydroturbines, gas turbines & wind turbines. Thermodynamic and aerodynamic analysis of propulsion systems. Component design and control systems of Turbomachines

 
Γλώσσα Διδασκαλίας
Ελληνική, Αγγλική(εάν χρειαστεί).
Μέθοδος Διδασκαλίας
Το μάθημα διεξάγεται με μορφή διάλεξης.
Αξιολόγηση
Τελικές Εξετάσεις:
90%
Πρόοδοι:
10%
Φόρτος Εργασίας (σε ώρες)

Παρακολούθηση

Παραδόσεις:
56
Εργαστήρια:
0
Αίθουσα Η/Υ:
0
Φροντιστήρια:
0
Επισκέψεις σε Εργοστάσια:
9
Παρουσιάσεις:
0

Εκπόνηση

Μελέτη:
 56
Τεχνικές Αναφορές Εργαστηρίων:
0
Υπολογιστικές Εργασίες
0
Ασκήσεις:
29
Μελέτες (Projects):
0