ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ступень турбины из "Паровые турбины " Преобразование энергии рассмотрим иа примере осевой турбинной ступени (рис. 14, а). Турбинные ступени, в которых поток пара движется по поверхностям, близким к цилиндрическим, называют осевыми. [c.33] Сопловые лопатки 2 образуют кольцевую сопловую решетку, укрепленную в диафрагме 1, которая закреплена в неподвижном корпусе 3. Рабочие лопатки 4, закрепленные на диске 5, образуют рабочую решетку. Диск с рабочими лопатками, называемый рабочим колесом, закреплен на валу 6 и вращается вместе с иим. Вал и рабочее колесо являются ротором турбины. [c.33] Совокупность неподвижной сопловой решетки со своей вращающейся рабочей решеткой называют ступенью турбины. [c.33] В каналах, образованных сопловыми лопатками 2, давление пара изменяется от давления перед ступенью ро до давления р за ней (рис. 14,6). В каналах сопловой решетки, как указывалось ранее, происходит преобразование тепловой энергии пара в кинетическую. Вследствие падения давления скорость пара ла выходе из сопловой решетки повышается до С. Направление этой скорости (угол ti) определяется профилем сопловых лопаток и углом их установки. [c.33] В рабочей решетке кинетическая энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения вала. Пар покидает рабочую решетку с абсолютной скоростью Сг, которая является векторной суммой относительной Шз и окружной иг скоростей. При этом относительная скорость в общем случае может повышаться от Ш1 на входе в рабочую решетку до Шг на выходе из нее вследствие дальнейшего падения давления от р1 до рг- Угол Рг направления относительной скорости на выходе также определяется профилем рабочих лопаток и углом их установки. Полученный треугольник называют выходным треугольником скоростей. [c.34] На рис. 16, а—в показаны треуголышки скоростей, сопловые I и рабочие 2 лопатки турбинных ступеней со степенями реактивности р, равными 0 0,2 0,5 и 0,7, и Л,5-диаграммы процессов в этих ступенях. В осевых турбинных ступенях окружные скорости 1 = 2= - Отношение проходных сечений на выходах из сопловой и рабочей решеток зависит от степени реактивности ступени. [c.35] В том уравнении первый член представляет собой импульс силы R, действующей со стороны лопаток на поток, а второй — импульс сил давления на поверхностях 1—I и 2—2, площади которых обозначены Q. В правой части уравнения записано изменение количества движения элементарной массы пара dm, вытекающей через сечение 2—2 и втекающей через сечение 1— I за элементарное время dx. Под Q понимают площадь, описываемую рабочими лопатками при движении в активном потоке рабочего тела. При полном подводе (парциальности е—1) площадь Q=ndh. [c.37] Поскольку направление окружного усилия Ru совпадает с направлением окружной скорости рабочих лопаток, этим усилием определяется работа, совершаемая потоком на рабочих лопатках и соответственно на валу турбины. [c.37] Это усилие направлено перпендикулярно вектору окружной скорости и, следовательно, ае производит работы. Однако составляющая Ra должна учитываться при расчете осевых усилии, воспринимаемых упорным подшипником ротора турбины. [c.37] Направление относительной скорости Ш2 определяется углом р2, который зависит от формы и угла установки рабочих лопаток. Зная скорость W2 и угол 2, построим вектор скорости Ш2 (см. рис. 18). [c.39] Из этого уравнения видно, что удельная работа в осевой ступени равна сумме двух величин разности кинетических энергий иа входе и выходе из рабочих лопаток в абсолютном движении н разности кинетических энергий на выходе и входе в относительном движении. [c.40] Отрезок /, показанный на /г,5-диаграмме (см. рис. 15), соответствует работе, полученной на рабочих лопатках турбинной ступени. [c.40] Так как угол i есть функция угла ai и отношения скоростей и/Сф, то он не является независимым параметром. [c.42] Как видно из формулы (100), наибольшее влияние на значение т1о.л оказывает отношение скоростей и/Сф, которое зависит от частоты вращения ротора, а также диаметра и располагаемого теплоперепада ступени. Поэтому отношение скоростей и/Сф является одним из важнейших параметров, определяющих экономичность ступени. При фиксированных значениях ф, ai и os Р2/ os Р2 зависимость т)о.л от отношения скоростей и/Сф изображается графически параболой (рис. 20), которая пересекает ось абсцисс при и/Сф=0 и ы/ ф=ф Osal, так как в этих точках г)о.д=0. [c.42] Из формулы (102) следует, что максимальный кпд ступени т1о.д при р=0 в большей степени зависит от коэффициента скорости в сопловой решетке ф и в меньшей степени — от коэффициента скорости в рабочей решетке i . [c.43] Относительные потери энергии в сопловой решетке при постоянном коэффициенте скорости ф=соп51 не зависят от отношения скоростей ы/Сф. [c.43] Относительные потери энергии в рабочей решетке при постоянном коэффициенте скорости i = onst зависят только от характера изменения отношений скоростей Wij u и ы/Сф. Из треугольников скоростей следует, что отношение Wi/ h увеличивается при уменьшении отношения ы/Сф. Таким образом, потери энергии в рабочей решетке р с увеличением отношения ы/Сф от нуля до значения, при котором угол входной скорости Pj = 90°, уменьшаются. Дальнейшее увеличение отношения ы/Сф приводит к росту этих потерь энергии. [c.43] Минимальные потери энергии с выходной скоростью получают при отношении скоростей ы/Сф, близком к оптимальному. [c.43] При оптимальном отношении скоростей ы/Сф в рассмотренной выше ступени перерабатывается сравнительно небольшой теплоперепад Яо, составляющий от 40 до 100 кДж/кг. Это обусловлено допустимыми окружными скоростями рабочих лопаток, условиями прочности диска или технологией изготовления ротора турбины. Для того чтобы при заданной окружной скорости можно было перерабатывать большие теплоперепады, необходимо уменьшать отношение ы/сф, т. е. увеличивать скорость Сф. При этом кпд обычной ступени уменьшается вследствие роста потерь с выходной скоростью. [c.44] Вернуться к основной статье