Действие пара на рабочие лопатки турбины

ДЕЙСТВИЕ ПАРА НА РАБОЧИЕ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ [c.365]

Ступени турбины по действию пара на рабочие лопатки подразделяются на активные и реактивные. Ступени турбины, у которых расширение пара происходит только в неподвижных соплах до вступления его на рабочие лопатки, называются активными. Ступени турбины, у которых расширение пара совершается не только в неподвижных соплах, но и в каналах между рабочими лопатками, называются реактивными. [c.105]

Рис. 21-2. Схема действия пара на рабочие лопатки однодисковой турбины

Ступени турбины по действию пара на рабочие лопатки подразделяются на активные и реактивные. [c.102]

Заменив силу реакции R u лопаток силой Ru, с которой поток действует на них Ru = —R u), получим уравнение для определения окружного усилия, действующего со стороны потока пара на рабочие лопатки турбинной ступени осевого типа [c.37]

Осевые силы в паровой турбине. Осевое усилие, действующее на ротор турбины, обусловлено давлением пара на рабочие лопатки и на уступы ротора, а также динамическими усилиями, возникающими при обтекании лопаток паром [20]. Динамические усилия малы, и ими обычно можно пренебрегать. [c.152]

Коэффициент полезного действия ступени равен отношению работы, развиваемой на валу турбины 1 кг пара, входящего в ступень, к изоэнтропическому падению энтальпии. Работа, производимая паром на рабочих лопатках, полностью не достигает вала турбины, поскольку часть работы расходуется на преодоление трения при вращении частей [c.88]

Потери от влажности пара. У конденсационных турбин несколько последних ступеней обычно работают влажным паром, содержащим капельки воды, которые под действием центробежной силы отбрасываются к периферии. Капельки воды, поступающие с паром на рабочие лопатки, ударяются о входные кромки и спинки лопаток, создавая тормозящее действие вращению дисков, на преодоление которого затрачивается некоторое количество механической работы турбины. Кроме того, капельки воды вызывают преждевременный износ лопаток в результате эрозии (механического разрушения поверхности). [c.51]

Пар из сопла с давлением рх попадает в каналы решетки рабочих лопаток. В зависимости от воздействия пара на рабочие лопатки различают турбины активного и реактивного действия. [c.238]

При подборе материалов для лопаток паровых турбин (при условии их удачной конструкции) не возникает проблем. Рабочая часть лопатки представляет собой в сечении криволинейный изогнутый продольно профиль, имеющий длину от 10 до 1800 мм. Как закрепленные, так и вращающиеся лопатки должны сопротивляться напряжениям, возникающим под действием пара, а вращающимся лопаткам сообщается также напряжение из-за действия центробежных сил. Нагрузка, действующая на вращающиеся лопатки со стороны пара при прохождении их через стационарные лопатки, оказывает влияние на величину возникающих циклических изгибающих напряжений, которые достигают максимума при совпадении их частоты с основной или гармонической частотой вибрации лопатки. Если это произойдет, резонансная вибрация вызывает напряжения, превышающие предел устойчивости материала, предусмотренный при изготовлении лопатки. Поэтому сопротивление усталости турбинных лопаток является такой важной характеристикой при расчетах. Если ограничения, накладываемые аэродинамикой на величину сечения, делают невозможным достижение достаточно высокой частоты для конструкции с простой лопаткой, то лопатки необходимо закреплять вместе группами. В американских конструкциях большие лопатки турбин промежуточного давления собирались в группы посредством выточек, которые стыковались с соответствующими выточками соседних лопаток и соединялись сваркой. В Великобритании большие лопатки обычно собирались в группы и сшивались проволокой. В местах, где проволока проходит через выточки, вы-штампованные и проточенные в лопатках, лопатки спаивают твердым припоем. Более маленькие лопатки соединяют на наружном ободе, изготовленном из полосового материала с отверстиями, в которых заклепывают верхние лопатки. [c.224]

Из неподвижного канала струя пара со скоростью с поступает на рабочие лопатки 3 турбины, закрепленные на диске 2, насаженном на вал 1. В результате изменения направления движения пара при неизменном его давлении диску под действием развивающихся центробежных сил частиц пара сообщается вращательное движение и таким образом кинетическая энергия пара превращается в механическую работу, совершаемую ротором паровой турбины. [c.201]

В МЭР были проведены также исследования сепарирующей способности центробежной турбинной ступени (рис. 8-37). Влага, попавшая на рабочие лопатки такой ступени, движется в одном направлении с потоком пара в отличие от рабочих лопаток осевых турбин и под действием центробежных и аэродинамических сил сбрасывается во влагоулавливающую камер . [c.187]

Потеря на вентиляцию возникает в первых ступенях активных турбин, имеющих парциальный подвод пара, когда рабочие лопатки, проходя промежутки между соплами, действуют как вентилятор, подсасывая пар из зазора и прокачивая его с одной стороны диска на другую. Кроме того, при подходе лопатки к соплу струя рабочего пара выколачивает нерабочий пар, заполняющий канал лопатки. На все это тратится часть энергии струи рабочего пара. [c.200]

Реактивный принцип действия паровой турбины. В реактивных турбинах пар лишь частично расширяется в соплах. Окончательное расширение пара происходит на рабочих лопатках. Расширение пара в межлопаточных каналах сопровождается его ускорением по отношению к рабочим лопаткам, вследствие чего пар оказывает на лопатки турбины, кроме активного давления отклонения струи, еще и реактивное давление. Реактивное давление направлено противоположно скорости вытекающей струи. Таким образом, турбины, называемые реактивными, обычно работают и по реактивному и по активному принципу. [c.247]

Активная турбина. В каналах решетки рабочих лопаток активной турбины происходит поворот струи пара. Изме е-ние количества движения потока пара преобразуется в активную силу, действующую на рабочие лопатки и вращающую диск и вал турбины. Турбину, в рабочих каналах которой действует активная сила, называют активной турбиной. Давление пара в каналах рабочих лопаток активной турбины не изменяется и остается равным давлению пара на выходе из сопла, т. е. рх = р (см. рис. 21-2, сверху). [c.216]

Активная турбина. В каналах решетки рабочих лопаток активной турбины происходит поворот струи пара. Изменение количества движения потока пара преобразуется в активную силу, действующую на рабочие лопатки и вращающую диск и вал турбины. Турбину, [c.238]

В турбинах чисто активного действия, при режимах из работы, отличных от расчетного, может появиться реактивность на рабочих лопатках и осевые давления на дисках. Известную неуравновешенность может создать также утечка пара через уплотнения диафрагм. [c.64]

Рабочие лопатки являются наиболее ответственными деталями ротора, поскольку они используются для превращения кинетической энергии пара в механическую работу на валу турбины, вследствие чего лопатки испытывают большие напряжения от усилий, создаваемых потоком пара. Кроме того, они находятся под действием значительных центробежных сил, возникающих при вращении. Лопатки жестко закрепляют на дисках. На рис. 31-11 схематически изображены некоторые из способов крепления лопаток на дисках, расположенные в порядке увеличения нагрузки на них. Если пользуются лопатками без утолщения в месте крепления (хвостовой части), то для образования канала между [c.353]

Рабочие лопатки испытывают переменные усилия со стороны пара, когда они при вращении ротора с огромной скоростью проходят мимо каналов, образованных направляющими лопатками. Непосредственно против выходной кромки направляющей лопатки скорость выхода пара меньше, чем в середине межлопаточного канала. Частота перемен усилия, действующего на лопатку, может совпасть с частотой собственных колебаний рабочих лопаток. В этом случае амплитуда колебаний лопаток и, следовательно, изгибные напряжения в них становятся большими и лопаткам грозит вибрационная поломка. Для предотвращения опасных резонансных колебаний лопаток их связывают между собой в пакеты по несколько штук с помощью ленточного бандажа, закрепляемого на вершинах лопаток путем расклепки специальных шипов, изготовляемых за одно целое с лопатками. Иногда применяется приварка бандажа к лопаткам (в газовых турбинах). [c.11]

Стенки проточной части компрессора выполняют весьма важную роль эффективного устройства дополнительного дробления капелек воды в потоке сжимающегося газа, хотя это связано с потерей энергии и эрозией лопаток. Кроме того, капельки воды в проточной части хорошо перемешиваются с газом вследствие различных направлений векторов скорости капелек и газа. Все эти процессы способствуют улучшению теплообмена капель с окружающим газом и их испарению. Однако в результате действия центробежных сил некоторая часть крупных капель все же может попадать на корпус компрессора и образовывать на нем жидкую пленку, которая будет частично испаряться и стекать вниз. Для удаления воды из ступеней корпус компрессора в нижней части должен иметь дренажи. Как показали экспериментальные исследования [18], при работе мощных паровых турбин с высокими окружными скоростями рабочих колес (300—350 м/с) коэффициент влагоудаления из влажного пара под действием центробежных сил в последних ступенях турбин оказывается очень низким 2— 3% — за рабочими лопатками и 0,5—1% — за направляющим аппаратом. Такие же значения коэффициента влагоудаления, по-видимому, будут и в первых ступенях осевого (или центробеж- [c.47]

Рабочие лопатки в паровой турбине работают в сложных уело- виях. Они подвержены действию центробежных сил, сил давления пара и динамических усилий. В ступенях высокого давления лопатки-работают в условиях высоких температур, приводящих к снижению механических свойств и появлению ползучести металла. Современные стационарные паровые турбины проектируют на срок службы не менее 100 000 ч. Такой длительный срок службы при высоких начальных температурах обусловливает применение для рабочих лопаток жаропрочных и жаростойких сталей как перлитного, так и аустенитного классов. [c.34]

Рассмотренная выше картина характерна для активных ступеней малой и средней веерности, а также для корневых сечений рабочих лопаток последних ступеней турбин. В периферийных сечениях ступеней большой веерности образование пленки и законы течения ее будут иными. Влага, попадающая на спинку лопатки, будет двигаться параллельно потоку пара, так как силы трения между паром и пленкой и кориолисовы силы действуют в одном направлении (рис. 13-23,6). [c.377]

Посмотрим, как изменяются условия работы при увеличении расхода пара, например на 10% (точка Е). В этом случае давление пара в камере регулирующей ступени увеличится также на 10% (точка К ), а теплоперепад, относящийся к потокам пара, проходящим через первые три регулирующих клапана, уменьшится. Но этого мало. Уменьшится и расход пара через эти клапаны, как видно из рис. 11.6, а (хотя суммарный расход за счет открытия четвертого клапана увеличится). Поэтому, когда рабочие лопатки при своем вращении будут проходить перед первой, второй и третьей сопловыми группами, на них будет действовать меньшее усилие при расходе пара 110%, чем при расходе пара 100 %. Конечно, эти усилия будут еще меньше при прохождении лопаток перед перегрузочной группой сопл. Таким образом, увеличение расхода пара через ЦВД турбины сверх номинального приводит к уменьшению напряжений в лопатках регулирующей ступени. [c.314]

Потеря от влажности пара возникает в последних ступенях конденсационных турбин, работающих в области влажного пара. Частицы влаги в паре движутся медленнее сухого пара, а потому их относительная скорость направлена не по касательной к входной кромке лопаток. Ударяясь о спинки лопаток, частицы влаги тормозят ротор, снижая работу, передаваемую на лопатки. Одновременно капельки воды разрушающе действуют на входные кромки рабочих лопаток. Поэтому минимально допустимым значением сухости пара в последних ступенях турбины можно считать л = 0,88—0,90. [c.200]

На рис. 185 показана схема реактивной многоступенчатой турбины. Ротор 7 турбины выполнен в виде барабана, на котором укреплены рабочие лопатки 2 и 6. Направляющие лопатки 7 и 5 укреплены в корпусе 4 турбины. Для компенсации действия осевого усилия Р.,КС служит разгрузочный поршень 8. Соединительный трубопровод 3 сообщает пространство перед разгрузочным поршнем с выпускным патрубком. Вследствие разности давлений пара по обеим сторонам поршня последний испытывает усилие, уравновешивающее осевое усилие, развивающееся в проточной части турбины и направленное в сторону движения пара. Так как в реактивных турбинах имеется разность давлений с обеих сторон рабочих лопаток в каждой ступени, то неизбежны утечки пара через зазоры между рабочими лопатками и корпусом между направляющими лопатками и ротором. Для уменьшения разности давлений, а следовательно, и утечек пара располагаемый перепад давлений делят на большое число ступеней, поэтому мощные реактивные турбины имеют значительное число ступеней давлений (иногда до 100). [c.248]

Потери и расход пара в паровой турбине. Мощность и КПД турбины. Рабочий процесс турбины сопровождается неизбежными потерями. Потери принято разделять на внутренние и внешние. Внутренние потери — это потери внутри корпуса турбины, они уменьшают используемый теплоперепад. Кроме потерь в соплах к внутренним потерям относятся потери в каналах рабочих лопаток, возникающие вследствие ударов частиц пара о кромки лопаток и трения частиц пара о поверхности лопаток и друг о друга (потерянная энергия также превращается в теплоту, повышая энтальпию пара) потери от влажности пара в последних ступенях турбины, возникающие вследствие того, что частицы влаги в паре движутся медленнее сухого пара (особенно вредно разрушающее действие частиц влаги на входные кромки рабочих лопаток, поэтому степень сухости пара в последних ступенях не должна быть менее X = 0,77. .. 0,90) потери, связанные с утечками пара через зазоры между диафрагмами и валом или рабочими лопатками и корпусом (у реактивных турбин) выходные потери, обусловленные тем, что пар по выходе из турбины обладает еще некоторой кинетической энергией. [c.250]

На роторы турбин действует усилие, направленное в сторону движения пара или газа и стремящееся сдвинуть ротор вдоль его оси — осевое усилие. Оно складывается из следующих составляющих осевого усилия Рд, действующего со стороны рабочего тела на лопатки осевого усилия, действующего на диски и их ступицы при наличии разности давлений перед и за дисками осевого усилия, создаваемого давлением рабочего тела на уступы или конусную часть барабана, на различные уступы вала и т. д. В зависимости от типа турбины, некоторые из перечисленных составляющих осевого усилия могут отсутствовать. [c.180]

Вследствие криволинейного движения частиц пара в каналах между лопатками рабочего колеса возникают, как и при всяком -криволинейном движении материальных- тел, центробежные силы. Благодаря этим силам давление пара на вогнутую поверхность лопатки будет больше, чем на выпуклую. Разность сил, действующих на обе поверхности лопатки, и создает вращающий момент на валу турбины. [c.8]

По принципу действия паровые турбины могут быть активными и реактивными. В активных турбинах давление пара падает (снижается) от Рх до Рг. 3 абсолютная скорость потока возрастает от Со до Сх только в соплах (см. рис. П5). Между лопатками давление пара не изменяется. Турбины, в которых давление пара меняется и в соплах и между рабочими лопатками (рис. П7), называются реактивными. Изменение давления и скорости пара между лопатками реактивной турбины обусловлено изменением проходного сечения канала, образуемого двумя соседними лопатками. В активных турбинах сечение канала между лопатками не меняется и при однократном расширении в соплах (при больших перепадах давления) скорость пара при входе на лопатки оказывается такой, что при наличии одного ряда лопаток турбины окружные скорости рабочего колеса превосходят допустимые пределы. Относительная скорость струи пара на входе на лопатку = с, — и, где с, — абсолютная скорость пара, а и — окружная скорость лопатки. [c.160]

Рассмотрим плоскопараллельный поток рабочего тела, который проходит через рабочие лопатки турбины (рис. 97). Безударный вход газа (пара) на рабочие лопатки обеспечивается входом его под углом к направлению вращения лопаток и. На входе рабочее тело имеет относительную скорость w . Выход газа осуществляется с относительной скоростью Шз под углом Ра-Усилие потока, действующего на рабочую лопатку в направлении U, создает полезный крутящий момент наУвалу турбины, а усилие потока в направлении z через диск и вал турбины передается на упорный подшипник. [c.219]

Влажность нара в последних ступенях при нормальной эксплуатации турбины обычно составляет 8—12%, а при сниженной температуре овежего пара она увеличивается и может достигнуть значительной величины. При этом к. п. д. последних ступеней, особенно последней ступени, может снизиться до нуля. В некоторых случаях даже затрачивается некоторое количество энергии на преодоление тормозящего действия влажного пара на рабочие лопатки. В связи с этим возрастает удельный [c.180]

Рассмотрим движение элементарной массы потока пара dm через каналы ступени турбины (рис. 15.13). Поток пара входит в каналы рабочих лопаток под углом ai со скоростью i и выходит из них под углом Щ со скоростью С2- Результирующая центробежная сила действия потока на рабочие лопатки равна i2, а ее проекции на направление окружной скорости (в направлении оси х) и ось турбины (в направлении оси у) соответственно Ru я Ra- Усилие потока, действующее в направлении окружной скорости Ru, создает полезный крутящий момент на валу т фбины, а усилие Ra, действующее в направлении оси турбины, является вредным, так как нагружает опоры (подшипники) в осевом направлении. [c.382]

На рис. 15.35 показана схема одновального ГТД. При вращении компрессора под действием центробежных сил воздух отбрасывается к периферии ра чего колеса. В этом случае на воде в колесо создается разрежение, а поэтому воздух непрерывно поступает в компрессор. В компрессоре воздз х сжимается в несколько раз, в результате чего повышается его давление и температура. Так как давление воздуха после компрессора больше давления окружающей среды, то он стремится выйти в окружающую среду, двигаясь по каналу к выходу. После рабочего колеса воздух поступает в диффузор, представляющий собой расширяющиеся каналы (рис. 7.40). В диффузоре он тормозится, а поэтому его давление увеличивается (при торможении кинетическая энергия потока превращается в потенциальную энергию давления). Из диффузора воздух поступает в камеру сгорания, в которую через форсунку подается топливо. Топливо, смешиваясь с воздухом, сгорает, выделяя большое количество тепловой энергии. Смесь газов (рабочее тело) сильно нагревается (повышается его температура). Так как камера сгорания открыта, то при сгорании топлива давление рабочего тела не повышается, хотя оно сильно нагревается. Давление рабочего тела почти такое же, как и на выходе из диффузора. Из камеры сгорания рабочее тело поступает на лопатки соплового аппарата, где расширяется. Давление рабочего тела на выходе из соплового аппарата равно давлению окружающей среды. В сопловом аппарате происходит преобразование потенциальной энергии давления (сжатое в компрессоре рабочее тело подобно пружине) в кинетическую энергию потока. С большой скоростью газовый поток поступает на рабочие лопатки турбины, имеющие криволинейный профиль, в результате чего возникает центробежная сила Р (рис. 7.47), заставляющая рабочее колесо турбины вращаться. Принципиально работа газовой турбины не отличается от работы паровой турбины, рассмотренной ранее. Отличие состоит только в рабочем теле (водяной пар или смесь продуктов сгорания топлива). [c.447]

Так кяк ряггцирение пара в реактивных турбинах пропсхпдит как в каналах направляющих, так и рабочих лопаток, на рабочие лопатки действует значительный перепад давления, вызывающий осевое усилие на роторе. Это усилие стремится сдвинуть ротор в направлении движения пара, т. е. в сторону выхлопного патрубка турбины, причем полное осевое усилие на ротор складывается из осевого давления на уступы ротора и на конусную часть его барабана, а также из осевых усилий в результате перепада давления на рабочих лопатках. [c.47]

Агстивный принцип действия паровой турбины. Турбины, у которых расширение пара происходит только в соплах, а на рабочих лопатках используется лишь кинетическая энергия пара при постоянном его давлении, называют активными. [c.243]

Одной из важных задач проектирования ступеней турбин, работающих на влажном паре, является правильная и наиболее эффективная организация сепарации влаги при минимальных потерях энергии. Для этого необходимо создать надежную методику расчета. Если учесть сложность процессов, происходящих при движении двухфазной среды в турбинной ступени, то представляется целесообразным проанализировать результаты испытаний простейших моделей турбинных ступеней, рабочие лопатки которых выполнены в виде пластин. Эти исследования позволили установить влияние центробежных и кориолисо-вых сил, действующих на нлеику жидкости на поверхности лоиаток (при различных углах установки пластин (3), выявить влияние геометрического угла входа рабочих лопаток и относительного шага на эффективность сепарации и на этой основе определить экспериментальные коэффициенты для приближенных теоретических расчетов. [c.160]

Для изменения количества пара, перепускаемого из ч. в. д. в ч. н. д. с целью регулирования мощности, применена поворотная диафрагма. В основной диафрагме 1, против которой установлена повортная диафрагма 2 (рис. 11.69 и II.68), имеется два ряда сопел, а в поворотной диафрагме — два ряда окон. При повороте диафрагмы окна открывают доступ пара сначала к первому ряду сопел, а затем уже и ко второму, верхнему ряду сопел. За основной диафрагмой расположен рабочий диск, на котором закреплены двухъярусные рабочие лопатки 3. На каждый ярус поступает пар из сопел, расположенных против соответствующего яруса лопаток. Таким образом, поворачивая диафрагму, можно изменить количество пара, поступающего в ч. и. д. турбины. Поворот диафрагмы происходит автоматически под действием системы регулирования турбины. [c.212]

Выполнение ротора реактивных турбин в виде барабана, а не из отдельных дисков объясняется стремлением к уменьшению осевых усилий, стремящихся сдвинуть ротор в сторону движения потока пара. Эти усилия особенно велики при использовании в турбинах реактивного принципа работы пара, при котором давление пара по обе стороны рабочих лопаток различно. Если бы на ступенях реактивных турбин рабочие лопатки закреплялись на дисках, то эта разность давлений, действуя на всю площадь дисков, могла бы создать осевое давление весьма большой величины. Даже при использовании в реактиз-ньих турбинах барабанных роторов осевые давления получаются значительно большими, чем в турбинах с активными ступенями. [c.150]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...