Στόχος / Σκοπός μαθήματος

Η κατανόηση της συναλλαγής έργου μεταξύ του άξονα μιας θερμικής στροβιλoμηχανής και του εργαζόμενου ρευστού και η εφαρμογή γνώσεων αεριοδυναμικής, θερμοδυναμικής και ρευστομηχανικής για την αεροθερμοδυναμική ανάλυση λειτουργίας των θερμικών στροβιλομηχανών (ατμοστροβίλων / αεριοστροβίλων και αεριοσυμπιεστών / ανεμιστήρων). Τα βασικά είδη και η συγκρότηση τέτοιων μηχανών.

Περιγραφή του μαθήματος

Θεωρητικό Μέρος Μαθήματος

Το μάθημα περιλαμβάνει στοιχεία θερμοδυναμικής για στροβιλομηχανές, στοιχεία μονοδιάστατης αεριοδυναμικής (συμπιεστότητα, ταχύτητα ήχου, αριθμός Mach, ισεντροπική ροή, κύματα κρούσης, ροή σε αγωγούς μεταβλητής διατομής-διαχύτες/ακροφύσια, αδιαβατική και μη-αδιαβατική ροή αερίου σε αγωγό), στοιχεία μηχανικής ρευστών και θεωρίας πτερυγώσεων. Επικεντρώνεται ιδιαίτερα στη μονοδιάστατη ανάλυση των θερμικών στροβιλομηχανών, τις έννοιες της απόλυτης και της σχετικής ταχύτητας σε περιστρεφόμενη πτερύγωση, τη χάραξη των τριγώνων ταχυτήτων, τις έννοιες του ισεντροπικού και του πολυτροπικού βαθμού απόδοσης, επιμέρους παραμέτρων (λ.χ. συντελεστές παροχής και φόρτισης, βαθμός αντίδρασης), τόσο σε συμπιεστές (αξονικούς, φυγοκεντρικούς), σε ανεμιστήρες, αλλά και στροβίλους (αξονικούς, ακτινικούς). Γίνεται αναφορά στη θεωρία ομοιότητας και στα διαγράμματα λειτουργίας συμπιεστών και στροβίλων, ενώ τέλος σχολιάζονται και ειδικότερα θέματα (λ.χ. κατασκευαστικά στοιχεία, τρέχουσα τεχνολογία, υπολογιστική προσομοίωση ροών σε στροβιλομηχανές, διαγνωστική, κτλ).

Εργαστηριακό Μέρος Μαθήματος

Το εν λόγω μάθημα δεν περιλαμβάνει εργαστηριακό μέρος. (Σχεδιάζεται, η εισαγωγή μιας εργαστηριακής άσκησης / επίδειξης της λειτουργίας, της λήψης μετρήσεων, του υπολογισμού επιδόσεων και της χάραξης καμπυλών λειτουργίας αξονικού εκπαιδευτικού ανεμιστήρα και τριγώνων ταχυτήτων, μία φορά ανά εξάμηνο, συμπληρωματικής των θεωρητικών γνώσεων και της επίλυσης ασκήσεων που διδάσκονται στο μάθημα).

Αναμενόμενα Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά το τέλος του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση :

• Να γνωρίζουν τις αρχές λειτουργίας των θερμικών στροβιλομηχανών και της μετατροπής ενέργειας που αυτές επιτυγχάνουν.
• Να εκπονούν υπολογισμούς μονοδιάστατης (αεροθερμοδυναμικής) ανάλυσης βαθμίδας συμπιεστή και στροβίλου.
• Να έχουν άποψη των βασικών ειδών συμπιεστών και στροβίλων, της συνολικής λειτουργίας των μηχανών αυτών, των σχετικών διαγραμμάτων και των παραμέτρων που την επηρεάζουν.

Βιβλιογραφία

Ελληνική:

1. Ν. Δ. Νανούσης, Χ. Β. Σταμούτσος, «Βασικές αρχές στροβιλομηχανών», Εκδόσεις ΙΩΝ, 2004.
2. Κ. Δ. Παπαηλιού, Κ.Μ. Μαθιουδάκης, Κ.Χ. Γιαννάκογλου, «Εισαγωγή στις Θερμικές Στροβιλομηχανές», Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών ΕΜΠ, Αθήνα 1996.
3. Α. Γούλας, «Βασικές αρχές στροβιλομηχανών», Εκδόσεις Γιαχούδη-Γιαπούλη, Θεσσαλονίκη.

Ξενόγλωσση:

1. P.H. Oosthuizen, W.E. Carscallen, “Compressible Fluid Flow”, Mc Graw-Hill, 1997.
2. A Valan Arasu, “Turbomachines”, Vikas Publishing House PVT LTD, 2001.
3. D. Japikse, N.C. Baines, “Introduction to Turbomachinery”, Concepts ETI, Inc. and Oxford University Press, 1994.
4. S.M.Yahya, “Turbines, Compressors and Fans”, Tata Mc Graw Hill, 1983.
5. R.I. Lewis, “Turbomachinery Performance Analysis”, Arnold, A member of the Hodder Headline Group, 1996.
6. S.L. Dixon, “Fluid Mechanics, Thermodynamics of Turbomachinery”, 5th Edition in SI/Metric Units, Pergamon Press, 1998.
7. D.G. Wilson, T. Korakianitis, “The design of high-efficiency turbomachinery and gas turbines”, Prentice Hall, 1998.
8. R. Logan, R. Ramendra , “Handbook of Turbomachinery”, Marcel-Dekker, 1998.