Процессы в соплах и на рабочих лопатках турбин

ПРОЦЕССЫ В СОПЛАХ И НА РАБОЧИХ ЛОПАТКАХ ТУРБИН [c.354]

Для экстренного торможения судна применяют режим контрпара, т. е. подают пар в турбину заднего хода, не ожидая остановки вала. При этом пар, расширяясь в соплах, поступает на рабочие лопатки, которые в начальный период с большой окружной скоростью движутся кромками вперед. Наиболее характерные особенности процесса контрпара большая сила изгиба лопаток ТЗХ, (в 1,5—2 раза больше, чем на расчетном режиме ТЗХ), большой момент, скручивающий вал турб шы, высокая температура и повышенное полное давление в ТЗХ. Для остановки вала с полного переднего хода при контрпаре требуется 20—50 с, затем винт начинает вращаться в обратную < торону, создавая отрицательный упор. Время остановки судна сокращается в четыре раза, а выбег— в 2,5 раза [20]. [c.329]

Активные турбины. Турбины, в которых весь процесс расширения пара происходит только в неподвижных каналах (соплах), а кинетическая энергия пара превращается в механическую работу на рабочих лопатках при одинаковом давлении на входе и выходе, т. е. без [c.97]

На фиг. 5-2, в показаны изменения давления, абсолютной скорости и теплосодержания пара при прохождении через сопла и рабочие лопатки турбины, работающей по описанному принципу. Давление пара перед соплами равно Pq и уменьщается до конечного р при выходе из сопла. Таково же давление пара и при выходе из рабочих лопаток. Абсолютная скорость пара в соплах увеличивается от величины q перед ними до j при выходе и уменьщается на рабочих лопатках до величины с, при выходе из них. Теплосодержание пара уменьшается в соплах от Q до i и на рабочих лопатках увеличивается вследствие потерь до Совокупность сопел и рабочих лопаток, в которых протекает рассмотренный процесс, называется ступенью турбины. [c.293]

Процесс работы пара не только в этой, но и во в.сех других паровых турбинах является непрерывным, т. е. свежий пар непрерывно подается к соплам, непрерывной струей поступает на рабочие лопатки и выходит из турбины. [c.25]

В действительной турбине не все тепло, поступившее на рабочие лопатки, преобразуется в работу. Часть его неизбежно теряется на трение пара о стенки сопл и лопаток, завихрения и потерн с выходной скоростью Сг. Степень совершенства рабочего процесса в действительной турбине характеризуется относительным к. п. д., который определяется отношением секундной работы /, произведенной 1 кг пара, к располагаемому теплоперепаду [c.220]

В действительных условиях процесс превращения потенциальной энергии пара в работу на лопатках турбины сопровождается тепловыми потерями на трение в соплах и в самих рабочих лопатках. Кроме того, пар покидает лопатки турбины [c.108]

На фигуре 8-2, б дана диаграмма теоретического цикла газовой турбины с регенерацией тепла. Воздух сжимается в компрессоре по адиабате 1—2. По линии 2—2 происходит в идеальном случае (без учета гидравлических потерь) подогрев воздуха в регенераторе. По линии 2 —3 — процесс сгорания топлива при постоянном давлении. Адиабатическое расширение газа происходит по линии 3—4 (в соплах и рабочих лопатках). [c.247]

Расчет производится с помощью гх-диаграммы (фиг. 218), на которой откладывается начальная точка процесса на пересечении изобары pi и изотермы tu Далее проводится адиабата до пересече ния с изобарой конечного давления рг- Если рассчитывается актив ная одноступенчатая турбина, то найденный тепловой перепад АА к— = til будет в одном ряде сопел преобразован в кинетическую энер гию. Далее определяются известным уже способом тепловые потер в соплах величина их откладывается вверх по адиабате. Линия АА, представляет собою политропу расширения пара в соплах. Далее, как указано на фиг. 223, определяются потери на рабочих лопатка. [c.367]

Потери в ступенях турбины и коэффициенты полезного действия. Рабочий процесс в ступенях турбины сопровождается рядом потерь тепловой энергии. К основным потерям энергии в ступени турбины относятся потери энергии в соплах, на лопатках, с вы-146 [c.146]

В паровых и газовых турбинах превращение тепла в механическую работу осуществляется в результате двух процессов. В первом процессе пар или газ (рабочее тело) от начального состояния до конечного расширяется в соплах или насадках и приобретает большую скорость, во втором кинетическая энергия движущейся струи превращается в механическую работу. На рис. 30-1 изображена принципиальная схема работы турбины. В сопле 1 рабочее тело расширяется и приобретает большую скорость. Поток плавно направляется на изогнутые стальные пластины 2, называемые лопатками. Лопатки установлены на внешней поверхности диска 3. С наружной стороны лопатки скреплены отрезками полосовой стали 5, которые называют бандажом. На лопатках скорость струи рабочего тела изменяет свою величину и направление, вследствие чего возникают воздействующие на лопатки силы давления, приводящие во вращение диск 3 и вал 4, на котором он насажен. При этом вал 4, соединенный с машиной-орудием, совершает механическую работу. Диск с лопатками и валом называют ротором. Один ряд сопел и один диск с лопатками носит название ступени. [c.327]

Рабочий процесс в ГТУ происходит следующим образом. Воздух из окружающей среды через фильтры засасывается воздушным компрессором 2, адиабатно сжимается до требуемого давления и подается в камеру сгорания 5. В нее же подается топливо. Продукты сгорания при расчетной температуре, которая регулируется количеством воздуха, подаваемого в камеру сгорания, поступают к соплам газовой турбины. В них энергия в процессе расширения преобразуется в кинетическую энергию истекающих из сопел струй. Струи попадают на лопатки рабочего колеса турбины, где кинетическая энергия газа преобразуется в механическую (во вращение вала). [c.207]

Схема этого преобразования заключается принципиально в следующем. Рабочее тело — газ сначала сжимается затем к нему подводится извне тепло в результате этих двух процессов температура и давление газа повышаются. Обладающий потенциальной энергией газ направляется в сопла турбины, где, расширяясь, он приобретает большую скорость, а следовательно, и соответствующую кинетическую энергию. Проходя затем через лопатки турбины, газ отдает им часть энергии, приводя во вращение ротор турбины, на котором насажены лопатки. Таким образом, в турбинном двигателе механическая энергия вращения вала создается за счет кинетической энергии газа. [c.167]

Теория тепловых процессов, протекающих в камерах двигателей, цилиндрах компрессоров и вакуум-насосов, на лопатках турбин и в соплах ракет, а также во многих других машинах, агрегатах и приборах, состояние рабочего тела которых изменяется в результате сжатия, расширения, истечения или сгорания,описывается формулами, в которые входят переменные функции, возведенные в степени. [c.4]

На рпс. 5.3. показана схема проточной части ступени турбины II гр-афи К изменения давления. На. входе в сопла давление равно ро, на выходе из сопел — р (процесс а—Ь). Движение пара между рабочими лопатками возможно двумя путями. В первом случае (процесс с — й) давление остается постоянным и скорость относительно рабочих лопаток (относительная скорость) не меняется. Во втором случае (процесс с—е) давление па-ра падает и относительная скорость увеличивается. [c.219]

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]

Практически различают два принципа осуществления рабочего процесса турбины. В одном случае энтальпия преобразуется в кинетическую энергию потока до рабочего колеса в так называемом направляющем аппарате (в сопле, рис. 54). К моменту соприкосновения с лопатками турбины струя рабочего тела приобретает максимальную скорость. Межлопаточное пространство имеет по длине неизменное сечение, поэтому при течении рабочего тела его давление не изменяется, но изменяется направление движения. Вследствие изменения направления движущееся рабочее тело производит давление на вогнутые поверхности лопаток и заставляет, таким образом, диск турбины вращаться. Турбины, работающие по этому принципу, называются активными, или турбинами равного давления. [c.219]

Современные мощные турбины делают многоступенчатыми, т. е. разбивают процесс расширения пара на ряд ступеней, в каждой из которых используется лишь часть энергии пара. Число ступеней, например, в турбине мощностью 300 Мет ЛМЗ составляет 29. На рис. 1-4 показана схема одной из промежуточных ступеней турбины. Ступень состоит из диска 2 с лопатками 3 и диафрагмы 5. Диафрагма представляет собой вертикальную перегородку между двумя дисками, в которой по всей окружности напротив рабочих лопаток расположены неподвижные лопатки 6, образующие сопла для расширения пара. Диафрагмы делаются из двух половин с горизонтальным разъемом, каждая из которых укреплена в соответствующей половине корпуса турбины. В месте прохода вала через диафрагму имеется специальное уплотнение 7 для уменьшения протечки пара помимо сопел. [c.15]

Цикл ГТУ при р = onst изображен в координатах р — v и Т — S (рис. 90), где линии означают следующие процессы ас — адиабатное сжатие воздуха в компрессоре ГТУ z — изобарический подвод тепла, соответствующий сгоранию топлива в камере ГТУ ze — адиабатное расширение продуктов сгорания в соплах и на рабочих лопатках газовой турбины, сопровождающееся совершением полезной работы еа — изобарический отвод тепла, условно замыкающий цикл (в действительности цикл разомкнутый с выбросом отработавших газов в окружающую среду через выхлопной патрубок ГТУ). [c.208]

Это объясняется тем, что все турбинные ступени ЦВД работают в областях дозвуковых скоростей, начальной влажности и развитой турбулентности, а ступени ЦНД, работаюш,ие во влажном паре, наряду с повышенной турбулентностью имеют развитое пространственное течение и значительное изменение параметров по высоте, что существенно снижает процессы спонтанного образования влаги. В отдельных случаях на рабочих лопатках активного типа может происходить спонтанная конденсация пара не во всем потоке, а лишь в зоне спинки и косого среза, даже в случае, если процесс расширения пара на выходе не пересекает зону Вильсона. Размер частиц при этом может достигать Гд = (1—3)-10" м, т. е. выше, чем для условий спонтанноTi конденсации в соплах Гд 0,3-10 м. [c.268]

Активные турбины. Турбины, в которых весь процесс расширения пара происходит только в неподвижных каналах (соплах), а нинетиче-ская энергия пара превращается в механическую работу на рабочих лопатках при одинако вом давлении на входе и выходе, т. е. без расширения пара, называются активными турбинами. На рис. 10-1 изображена простейш1ая схема устройства активной турбины и показан график изменения давления пара и его абсолютной скорости в насадках и лопатках этой турбины. [c.122]

В турбине Лаваля при снижении частоты вращения вала при j = = onst растет абсолютная скорость выхода пара с рабочих лопаток с2 И, как следствие этого, к. п. д. турбины быстро падает. Для уменьшения выходных потерь со скоростью С2 и понижения частоты вращения вала Кертис предложил турбину с двумя ступенями скорости. На рис. 6.2,6 представлены схема этой турбины и графики изменения абсолютной скорости и давления пара в проточной части турбины. Пар с начальными параметрами ро и То расширяется до конечного давления pi в соплах 2, а на рабочих лопатках 3 и 3 происходит преобразование кинетической энергии движущегося потока в механическую работу на валу 5 турбины. Закрепленные на диске 4 турбины два ряда рабочих лопаток 3 и 3 разделены неподвижными направляющими лопатками 2, которые крепятся к корпусу I турбины. В первом ряду рабочих лопаток 3 скорость потока падает от i до j, после чего пар поступает на неподвижные лопатки 2, где происходит лишь изменение направления его движения, однако вследствие трения пара о стенки канала скорость парового потока падает от с2 до с. Со скоростью с пар поступает на второй ряд рабочих лопаток 3 и снова повторяется идентичный процесс. Поскольку преобразование кинетической энергии в механическую работу на валу турбины Кертиса происходит в двух рядах рабочих лопаток, максимальное значение г ол получается при меньших отношениях k/ j, чем у одноступенчатой турбины. А это значит, что частота вращения вала турбины (колеса) Кертиса может быть снижена по сравнению с одноступенчатой турбиной. Анализ треугольников скоростей показывает, что оптимальный к. п. д. турбины Кертиса достигается при входной скорости пара t i вдвое большей, чем у одноступенчатой турбины. Это означает, что в турбине с двумя ступенями скорости может быть использовано большее теплопадение /loi, чем в одноступенчатой. [c.302]

Рассмотрим рабочий процесс такой турбины. На рис. 180 изображен схематический разрез одноступенчатой активной турбины и графики изменения давления и абсолютной скорости пара. Свежий пар с давлением и скоростью Сд поступает в сопло 4 и расш иряется в нем до давления р. Скорость пара возрастает до Сх- С этой скоростью пар поступает в каналы, образованные рабочими лопатками 5. На рабочих лопатках направление скорости пара изменяется, вследствие чего возникают силы центробежного давления на лопатки, которые и совершают полезную работу. Отработавший пар уходит из турбины через выпускной патрубок 6. Уплотнение в местах прохода вала 1 через корпус 5 достигается лабиринтным уплотнением 7. [c.243]

Давление пара илигазапри прохождении каналов рабочих лопаток не изменяется. Из рабочих лопаток пар или газ поступают в сопла первой диафрагмы, где вновь частично расширяются, а приобретенная скорость используется на рабочих лопатках второго диска. Таким же образом происходит процесс во всех остальных ступенях, и рабочее тело с давлением уходит из рабочих лопаток последней ступени в выхлопной патрубок турбины. Изменение давления и абсолютной скорости по ступеням турбины показано на рис. И.20. [c.177]

В каждой ступени процесс, претерпеваемый любым элементарным количеством пара, может быть разделен на две части во-первых, падение давления с небольшим возрастанием энтропии при прохождении через сопло (линия аЬ на рис. 11-22) и, во-вторых, большее возрастание энтропии при прохождении через рабочие лопатки, сопровождаемое падением давления в ре-а1КТ1и в ой ступени Ьс на рис. 11-22) или без падения давления в активной ступени. Точка а выражает состояние пара, входящего в рассматриваемую ступень, а точка с выражает состояние пара на выходе из этой ступени и при входе в следующую ступень. Кривая, проведенная на диаграмме свойств через все точки, соответствующие состояниям пара на входе и выходе каждой ступени, называется линией состояния турбины. [c.88]

Во входном устройстве двигателя расположены газотурбинный стартер и корпус передней опоры, который крепится на шести стойках. Турбостартер позволяет запускать двигатель в полете на высотах до 9 км. Входное устройство оборудовано противооб-леденительной системой, работающей на горячем воздухе, отбираемом от компрессора. Девятиступенчатый компрессор двигателя выполнен стальным, что вызвано применением двигателя на самолете с длительным сверхзвуковым полетом. Лопатки первых трех ступеней компрессора могут заменяться непосредственно на двигателе. Двигатель имеет кольцевую камеру сгорания, традиционную для двигателей семейства Атар . Первая ступень двухступенчатой турбины охлаждаемая, у второй ступени охлаждается только диск рабочего колеса. За турбиной установлено спрямляющее устройство, направляющее поток газов для организации эффективного рабочего процесса в форсажной камере. Форсажная камера и всережимное регулируемое реактивное сопло оптимизированы для этого двигателя. Форсажная камера работает практически без дымления. Ротор двигателя имеет три опоры с системой охлаждения подшипников, причем задний подшипник компрессора и подшипник турбины смазываются маслом на выброс. [c.94]

Схема и рабочий процесс газотурбинной установки со сгоранием при постоянном давлении (р = onst). Рабочим телом газовой турбины является газ, который, выходя с большой скоростью из сопла, попадает на лопатки рабочего колеса турбины и, вращая его, совершает работу. Отработавший газ через выпускную трубу выбрасывается в атмосферу. Газ образуется при сгорании топлива в камере сгорания газотурбинной установки, где оно сжигается при постоянном давлении (непрерывно). [c.257]

Во втором случае рабочее тело расширяется в межлопаточ-ном пространстве турбины, имеющем профиль сопла, т. е. процесс преобразования энтальпии в кинетическую энергию происходит в пределах самих рабочих лопаток. Давление при этом падает. Вытекая с большой скоростью, струя оказывает реактивное воздействие на лопатки турбины и застамяет ее вращаться. Турбины этого типа называются реактивными, или турби11ами избыточного давления. [c.219]

В идеальном случае, который и будет рассматриваться в дальнейшем, рабочие процессы газотурбинной установки происходят следующим образО М. Воздух из окружающей среды засасывается нагнетателем 2, сжимается адиабатно до требуемого давления и подается в камеру сгорания 5 в нее же подается жидкое или газообразное топливо, iKOTOipoe и oropiaeT в ней. Продукты сгорания при требуемой температуре, регулируемой количеством подаваемого воздуха, поступают на сопла газовой турбины, в которой их энергия в процессе адиабатного истечения преобразуется в кинетическую энергию истекающих из сопел струй, попадающих между лопатками турбины (рис. 7-12). На лопатках турбины кинетическая энергия газа преобразуется в механическую, обусловливающую в.ращение общего вала. В электрическом генераторе эта мехаиичеакая энергия преобразуется в электрическую. [c.100]

В паровой турбине превращение тепла в механическую работу осуществляется в результате двух процессов. В первом процессе пар от начального состояния до конечного расширяется в соплах или насадках и приобретает большую скорость, во втором кинетическая энергия движущейся струи пара превращается в механическую работу. На рис. 28-1 изображена принципиальная схема паровой турбины. Пар в сопле 1 расширяется и приобретает большую скорость. Струя пара плавно направляется на изогнутые стальные пластины 2, называемые лопатками. Лопатки установлены на внешней поверхности диска 3. С наружной стороны лопатки скреплены отрезками полосовой стали 5, которые называются бандажом. На лопапках скорость струи пара изменяет свою величину и нагаравление. Вследствие этого на лопатках возникают силы давления, приводящие во вращение диск 3 и вал 4, на котором он насажен. При помощи вала 4, соединенного с машинами-орудиями, выполняется механическая работа. На рис. 28-2 показан разрез сопла и лопаток по нх серединам. Пар из сопла 1 выходит со скоростью С] и безударно натравляется в каналы между рабочими лопатками 2, из которых выходит оо скоростью Сг, меньшей по абсолютной величине, чем с, и направленной под иным углом к плоакости вращения диска. Возникающие следствие этого силы давления а лопатках вращают диск со скоростью и. Диск с лопатка(ми и валом называется ротором. Один ряд сопел и один диск с лопатками носит название ступени. [c.434]

В громаднейшем большинстве случаев тепловая электрическая станция представляет собой установку, в которой используется водяной пар как рабочее тело в паровой турбине, являющейся двигателем. Технологический процесс такой электростанции состоит в следующем. В парогенераторе при сжигании орга-аического топлива или при использовании яяерного горючего получается водяной пар, имеющий давление и температуру значительно более высокие, чем давление и температура окружающей среды. Полученный пар, обладающий потенциальной энергией, направляют в паровую турбину, где его потенциальная энергия в особых "устройствах —соплах превращается в кинетическую энергию движущегося пара, которая на лопатках паровой турбины превращается в механическую энергию вращающегося. вала. Затем эта энергия передается валу электрического генератора, в ко-Т01ром вырабатывается электрическая энергия, поступающая в распределительное устройство, связанное с распределительными устройствами других электрических станций линиями высокого напряжения. Так создается Единая энер- [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...