Basic Concepts in Turbomachinery

Cover......Page 1
Title......Page 2
Copyright......Page 3
Contents......Page 4
List of Figures......Page 8
Nomenclature......Page 11
Acknowledgements......Page 14
About the Author......Page 15
1. Introduction......Page 16
1.3 What is a Turbomachine?......Page 17
1.4 A Simple Turbine......Page 18
1.5 The Cascade View......Page 19
1.7 Assumptions used in the book......Page 23
1.8 Problems......Page 24
2.
Relative and Absolute Motion......Page 25
2.1 1D Motion......Page 26
2.2 2D Motion......Page 27
2.3 Velocity Triangles in Turbomachinery......Page 28
2.4 Velocity Components......Page 30
2.5 Problems......Page 33
3.
Simple Analysis of Wind Turbines......Page 35
3.1 Aerofoil Operation and Testing......Page 38
3.2 Wind Turbine Design......Page 41
3.4 Further Reading......Page 44
3.5 Problems......Page 45
4. Different Turbomachines and Their
Operation......Page 46
4.2 Radial and Centrifugal Flow Machines......Page 47
4.3 Radial Impellers......Page 49
4.4 Centrifugal Impellers......Page 52
4.5 Hydraulic Turbines......Page 54
4.6 Common Design Choices......Page 57
4.7 The Turbomachine and System......Page 59
4.8 Problems......Page 60
5.1 Conservation of Mass......Page 61
5.2 Conservation of Momentum......Page 64
5.3 Conservation of Energy and Rothalpy......Page 69
5.4 Problems......Page 73
6.1 Efficiency......Page 74
6.2 Reaction......Page 78
6.3 Reaction on the h − s Diagram......Page 79
6.4 Problems......Page 82
7. Dimensionless Parameters for
Turbomachinery......Page 83
7.1 Coefficients for Axial Machines......Page 84
7.2 Coefficients for Wind Turbines......Page 87
7.3 Coefficients for Hydraulic Machines......Page 88
7.4 Problems......Page 93
8.1 Reaction for Repeating Stage......Page 94
8.2 Loading and Efficiency Variation with Reaction......Page 98
8.3 Stage Efficiency......Page 100
8.4 Choice of Reaction for Turbines......Page 101
8.5 Compressor Design......Page 102
8.6 Multistage Steam Turbine Example......Page 103
8.7 Problems......Page 106
9.
Hydraulic Turbines......Page 108
9.1 Pelton Wheel......Page 109
9.3 Francis Turbine......Page 110
9.4 Kaplan Turbine......Page 116
9.5 Problems......Page 124
10.
Analysis of Pumps......Page 126
10.1 Pump Diffuser Analysis......Page 129
10.2 Pump Losses......Page 130
10.3 Centrifugal Pump Example......Page 132
10.4 Net Positive Suction Head (NPSH)......Page 135
10.6 Problems......Page 138
11.
Summary......Page 139
Bibliography......Page 140
Appendix A:
Glossary of Turbomachinery Terms......Page 141
Appendix B:
Picture Credits......Page 144