Работа пара в соплах паровых турбин

Работа пара в соплах паровых турбин [c.18]

ГЛАВА ВТОРАЯ РАБОТА ПАРА В СОПЛАХ ПАРОВЫХ ТУРБИН [c.18]

Рассмотрим работу двигателей другого класса, рабочим телом в которых служит водяной пар (рис. 0-3). Эти двигатели — паровые турбины — широко используются на тепловых электрических станциях. Рабочее тело здесь приготовляется в особом агрегате — паровом котле 1. Получившийся водяной пар по трубопроводу 2 направляется к двигателю 3. В особых устройствах — насадках, или соплах, 4 пар расширяется, объем его увеличивается и он приобретает большую скорость, а значит, и большую кинетическую энергию. Из сопел пар поступает на изогнутые пластины — лопатки, сидящие на дисках 5, насаженных на вал 6 паровой турбины. Протекая между лопатками, пар передает им большую часть своей кинетической энергии, вследствие чего они приходят во вращение, увлекая [c.11]

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]

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]

Истечение пара и газов играет исключительно большую роль в современных тепловых двигателях. Работа паровой турбины неразрывно связана с истечением пара. На рис. 30 показана схема устройства простейшей паровой турбины. На вал 1 насажено на шпонке колесо 2 на обод колеса одеты изогнутые лопатки 3, между которыми оставлены каналы, имеюш ие изогнутую форму все это в целом составляет ротор турбины, с одной стороны которого в корпусе турбины размещается одно или несколько сопел 4. К соплам подается свежий пар с давлением ри [c.141]

Переохлаждение пара в различных конфузорных каналах исследовалось в работах кафедры паровых и газовых турбин МЭИ [Л. 50, 54, 55]. Результаты опытов показали, что величина переохлаждения зависит от степени конфузорности потока (величины градиентов скорости), начальных параметров пара (начального перегрева или соответственно начальной влажности) и формы канала. Исследование переохлаждения осуществлялось в суживающихся и расширяющихся (сверхзвуковых) плоских и осесимметричных соплах, а также в криволинейных каналах и решетках турбин. [c.137]

Влияние толщины выходных кромок сопловых решеток Акр на характеристики ступеней исследовалось на ступенях № 6—9 (см. табл. 5-1). Ступени испытывались с одним рабочим колесом и постоянными зазорами в проточной части. При работе турбинной ступени на влажном паре картина обтекания выходных кромок решетки суш,ест-венно изменяется. Точка отрыва парового пограничного слоя смещается вниз по потоку, образуя па выходной кромке сопла диффузорный участок. Основной поток пара в этом случае обтекает кромку сопла, заостренную стекающей пленкой влаги. Потери энергии, связанные с обтеканием толстой кромки, уменьшаются, но увеличиваются потери на дробление стекающих пленок и капель (см. 4-5). По-види-мому, с ростом толщины кромки наступает также более раннее дроб- [c.104]

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]

Первая ступень паровых турбин часто является регулирующей ступенью. В этом случае сопла первой ступени делятся на ряд групп, изолированных друг от друга. Пар поступает в турбину в зависимости от ее нагрузки через различное число групп сопел. Поэтому ступень эта работает с переменной степенью парциальности. Выполняется она с одновенечным диском или с двухвенечным диском Кертиса. [c.177]

В технике часто приходится использовать превращение одних видов энергии в другие, в частности превращение потенциальной энергии сжатых газов и тепла пара — в кинетическую энергию. Если газ или пар, находящийся под давлением в сосуде, будет вытекать через сопло в среду, давление которой меньше, чем давление в сосуде, то в результате истечения потенциальная энергия такого газа или пара будет превращаться в кинетическую. Это проявится в уменьшении давления вытекающего из сосуда газа или пара зато на выходе из сопла газ или пар приобретет известную скорость, которой и будет определяться величина сообщенной им кинетической энергии. На практике часто пользуются истечением газов и паров. На истечении газов и паров основана работа паровых и газовых турбин, обдувка воздухом или паром поверхностей нагрева паровых котлов, работа эжекторов и других устройств. [c.151]

Необходимым условием. надежной и экономичной работы паровых турбин я вляется периодический контроль за возможным заносом солями их проточной части. Выпадение из пара твердых осадков может существенно исказить рабочий процесс расширения пара в турбине, поскольку при осаждении солей в каналах сопл и лопаток ступеней происходит перераспределение тепловых перепадов по ступеням турбины и все ступени, как занесенные, так и чистые, начинают работать в нерасчетном режиме. При этом в особо [c.103]

Рассмотренный принцип работы ступени паровой турбины называют активны м. Турбины, работающие по этому принципу, называются активными, или турбинами равного давления. Характерная особенность этих турбин — наличие процесса расширения пара, т. е. уменьшения его давления только в соплах. В лопаточных каналах рабочего колеса давление пара остается постоянным, а скорость пара как относительная, так и абсолютная уменьшается. [c.173]

Помимо активного принципа работы применяется также реактивный принцип работы ступени турбины. Сущность его состоит в том, что в соплах происходит неполное расширение пара от р до давления рх р , < / 1 < />о) и в кинетическую энергию превращается лишь некоторая часть всего теплопадения в ступени (1 — р) /г (рис. П.18, б). Оставшаяся часть теплопадения рЯ преобразуется в кинетическую энергию непосредственно в лопаточных каналах рабочего колеса, где пар продолжает расширяться от давления р до конечного давления Величина р, представляющая собой долю всего теплопадения ступени, приходящуюся на рабочие лопатки, называется степенью реакции. В последних ступенях современных паровых турбин степень реакции близка к 0,5. В первых ступенях р выбирают в пределах 0,1—0,2, что упрощает изготовление турбины, так как профиль сопловых и лопаточных кац лов получается одинаковым. [c.173]

По ряду причин работы Е. Зенгера были прерваны, и он смог их возобновить лишь в 1936 г. В 1939 г. Е. Зенгер начал проводить стендовые испытания нового ЖРД с тягой в 1 тс (9,8 кН). Этот двигатель охлаждался водой, которая подавалась в районе критического сечения сопла в систему охлаждающих каналов, проходила эту систему несколько раз, пока вода не превращалась в пар. Пар затем направлялся на паровую турбину, приводившую в действие насосы окислителя, горючего и воды, и после расширения на ней поступал в конденсатор, охлаждаемый жидким кислородом, где он снова превращался в воду [243, с. 239—240]. [c.43]

Основными проблемами для технической термодинамики традиционно считают изучение закономерностей превращения теплоты в работу. Типичный способ такого превращения включает два этапа подвод теплоты к рабочему телу с целью увеличения его внутренней энергии и расширение рабочего тела (чаще всего адиабатное) с целью получения работы. Поскольку превращение теплоты в работу осуществляется непрерывно (циклически), имеются и другие этапы, которые подробно рассмотрены в гл. 8. Расширение рабочего тела (газа или пара) часто осуществляется при истечении из сопла — канала, в котором происходит увеличение скорости потока. Высокоскоростной поток газа взаимодействует затем с лопатками турбины, в результате чего от потока отводится техническая работа. Так работают паровые и газовые турбины. Кинетическая энергия выходящего из сопла потока может использоваться и для других целей, например для создания направленного движения воздуха в отапливаемой или вентилируемой зоне, для дробления воды или жидкого топлива в пневматических форсунках, для создания горючей смеси на [c.174]

На паротурбинных электростандиях мы постояино встречаемся с превращениями различных видов энергии. При сжигании топлива в топке парового котла его химическая энергия превращается в тепловую, переда ваемую продуктам горения (дымовым газам). Дымовые газы нагревают воду, находящуюся в котле, до кипения и превращают ее в пар, обладающий определенным запасом тепловой энергии. За счет запаса тепловой энергии водяной пар, расширяясь в соплах паровой турбины, приобретает большую скорость и, поступая на рабочие лопатки ротора, заставляет его вращаться с определенным числом оборотов. Таким образом, в турбине тепловая энергия пара превращается в механическую работу вращения вала. Но вал турбины при помощи муфты соединен с валом ротора электрического генератора, и при вращении его в обмотке статора (неподвижной части) генератора получается электрический ток. В результате механическая энергия турбины превращается в электрическую. [c.6]

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]

В промышленных паровых турбинах повреждение выходных кромок сопл и лопаток от истирающего действия капель влаги в паре отмечается на первых ступенях турбины. Причина износа (рис. 10-4,6) работа с низким перегревом пара при неналажешюй сепарации пара в котле, 4a Tb e броски воды в турбину. [c.199]

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]

Использование влажного пара в паровых турбинах, особенно атомных электростанций, создание струйных насосов, инжекторов или сопел для разгона жидкости с помощью скоростного потока расширяющегося газа или пара, использование высококалорийных металлизированных ракетных топлив, продукты сгорания которых содержат значительное по массе количество твердых частиц окислов, стимулировали исследования но высокоскоростным течениям газовзвесей и нарокапельных смесей в соплах и диффузорах. Здесь же отметим работы применительно к созданию пневмотранспорта твердых частиц потоком газа. [c.12]

Свежий пар, поступающий в турбину, не должен содержать механических и химических примесей более, чем предусмотрено ПТЭ. При работе грязным паром сопла и лопатки изнашиваются быстрее, нарушается уравновешенность ротора, что вызывает увеличение вибрации турбины, проточная часть и паровые клапаны забиваются солями, в результате чего экономичность и мощность турбины снижаются, а осевое давление ротора увеличивается настолько, что вызывает повреждение упорного подшипника и аварию турбины. Особенно большую опасность представляет выделение накипи и солей на штоках клапанов, втулках или сальниках, так как при сбросе нагрузки турбины регулирующие и стопорный клапаны при срабатывании автомата безопасности остаются открытыми — зависают в открытом положении. В этом случае турбина и генератор могут пойти вразнос, что может вызвать тяжелую аварию турбины и генератора. Поэтому ни при каких обстоятельствах нельзя допускать длительной работы турбины с большим содержанием солей в свежем паре. Даже неболь шое загрязнение свежего пара солями представляет большую опасность, особенно при длительной работе турбины с постоянной нагрузкой. Необходимо не реже одного раза в смену (во время приемки) при нормальных параметрах свежего пара в присутствии сдающего смену, проверять подвижность штоков стопорных клапанов (свежего и отбо рного пара) кратковременным равномерным закрытием на 3—4 оборота и открытием их в прежнее положение. При этом обычно не происходит снижения числа оборотов турбины. Проверка по движ-ности штоков регулирующих клапанов производится некоторым изменением (перераспределением) нагрузки турбины (при параллельной работе) или незначительным изменением числа оборотов ее (при индивидуальной работе) синхронизатором турбины. [c.93]

Проблема влажного пара возникла с момента появления паровых турбин. В значительной части они работали на влажном паре, который расширялся до глубокого вакуума. Расчет таких турбин производился в предположении протекания процессов в условиях термодинамического равновесия. В процессе дальнейшего развития турбостроения было обнаружено несоответствие между расчетами и результатами опытов. Так, в опытах Ф. Бендемана [88] расход влажного пара соплами оказался приблизительно на 2% выше, чем по расчету, даже без учета потерь на трение. Полученный результат не отвечал представлениям того времени. Были предприняты новые исследования А. Лошге [98] и др., и вновь был получен тот же результат. [c.7]

Пример. Турбина работает при недостаточно глубоком вакууме. При разделении причин плохого вакуума (гл. 10) установлена причина — плохая работа эжектора. Вскрываются фильтры на линии подвода пара к эжектору. Они слегка загрязнены. Сетки очищают. Эжектор пускают изолированно (при закрытой задвижке на трубе отсоса воздуха и закрытых кранах на выводе дренажей из первой и второй ступеней), однако улучшения в его работе нет. Но теперь при контроле давления пара на сопла эжекторов с помощью проверенных манометров можно считать, что одна из возможных причин неполадки, малое давление пара перед соплами, исключена. Разбирают головку эжектора и прочищают сопла, контролируют качество их внутренней поверхности, отсутствие перекоса и т. п. Пускают эжектор изолированно,— однако улучшения в его работе еще нет. Перемещая сопла эжектора в осевом направлении после нескольких разборок н сборок находят положение, даюшее наилучшие результаты, однако улучшение в работе эжектора нез тачитель-но. Опрессовывают холодильник эжектора, подводя воду одновременно в паровые пространства первой и второй ступеней и контролируя течь через вальцовку трубок. [c.22]

На рис. П.20 изображена схема одного из типов современных турбин. На валу 9 турбины закреплены неподвижно диски 8, на которых, в свою очередь, закреплены рабочие лопатки 3 и 5. Между дисками расположены диафрагмы 7, закрепленные в корпусе 10 турбины. В корпусе устроены сопла 2, в дифрагмах — сопла 4. Сопла одного ряда образуют в совокупности сопловую решетку. Пар в паровой турбине или газ в газовой турбине поступает из кольцевой камеры 1 в сопла 2. В соплах происходит частичное падение давления, сопровождающееся ростом скорости. С большой скоростью пар или газ поступает в каналы, образованные рабочими лопатками 3, — в рабочую решетку. На рабочих лопатках пар или газ отдает часть кинетической энергии на работу вращения лопаток, вследствие чего скорость пара или газа уменьшается. Из рабочей решетки рабочее тело поступает в сопла 4. Здесь вновь происходит частичное падение давления, а возросшая скорость используется на рабочих лопатках 5. Подобным же образом рабочее тело проходит последующие сопловые и рабочие решетки и уходит в выхлопной патрубок турбины 6. Рабочие лопатки вращают диски и вал турбины. Если вал турбины соединяется с валом электрического генератора, то механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. [c.162]

Полученная плазма проходит разгонное сопло 3, понижает давление до атмосферного, а температуру — до 2300°С и со сверхзвуковой скоростью входит в расширяющийся капал МГД-генератора 4. При пересечении магнитного поля, создаваемого электромагнитами 5, в плазме возникает электрический ток, направляемый через электроды 6 к потребителю 7. Таким Рис. 9-17. бинар- образом, здесь теплота газов непо-ный цикл парога- средственно переходит в электроэнер-зовой установки гию постоянного тока. Из МГД-гене-с МГД-генерато- ратора газы поступают в парогенера-тор 8, где их тепло используется для получения перегретого пара, и после охлаждения до 120—140°С выбрасываются в атмосферу. Полученный в парогенераторе перегретый нар поступает в паровую турбину 9, расширяется и совершает работу, которая в генераторе 10 преобразуется в электроэнергию непременного тока. Отработавший пар, как обычно, поступает в конденсатор И, а полученный конденсат насосом 12 подается снова в парогенератор. [c.160]

Потенциальная энергия рабочего тела может быть использована и иным путем (рис. 3-2). В особых устройствах — насадках (соплах) 4 пар, получившийся в паровом котле 1, расширяется, объем его увеличивается и он (Приобретает большую скорость, а значит, и большую кинетическую энергию. Затем пар поступает на изогнутые пластины — лопатки, закрепленные на дисках 5, насаженных на в а л б, и приводит его во вращение. Так возникает механическая энергия вращения вала. Совершив работу, пар поступает в конденсатор, где превращается в воду (конденсат), которую возвращают в парогенератор. Описанный двигатель называется паровой турбиной (от латинского слова turbo — круговое движение). [c.61]

На рис. 3-2 было показано устройство, позволяющее использовать пар, вытекающий из сопла, для совершения работы. Как видно на рисунке, пар из сопла 3 поступает а ло-яатки- , насаженные на диск 5. Этот диск плотно, с натягом, посажен на вал 6. (В паровых турбинах некоторых типов диски отковываются заодно с валом). В канале между лопатками пар совершает криволинейное движение, во время которого возникает центростремительная сила, приложенная к движущемуся телу (рис. 6-13), в данно.м [c.118]

В современных паротурбинных установках ТЭС и АЭС располагаемый теплоперепад турбины составляет 1000—1600 кДж/кг. Создать экономичную одноступенчатую турбину при таких теплоперепа-дах и достигнутом в настоящее время уровне прочности металлов невозможно. Действительно, скорость пара на выходе из сопл одноступенчатой турбины в этих условиях составит 1500—1700 м/с. Для экономичной работы одноступенчатой турбины необходимая окружная скорость лопаток на среднем диаметре при оптимальном отношении скоростей м/Сф = 0,65 должна составить 1000—1100 м/с. Обеспечить прочность ротора и лопаток при таких окружных скоростях практически невозможно. Кроме того, число М в потоке пара в этом случае составит 3,0—3,5, что приведет к большим волновым потерям энергии в потоке. Поэтому все крупные паровые турбины для энергетики и других отраслей народного хозяйства выполняют многоступенчатыми. В этих турбинах пар расширяется в последовательно включенных ступенях, причем теплоперепады таких ступеней составляют небольшую часть располагаемого теплоперепада всей турбины. Поэтому окружные скорости лопаток в ступенях многоступенчатой турбины составляют 120—250 м/с для большинства ступеней ЧВД и ЧСД турбины и достигают 350—450 м/с для последних ступеней конденсационных турбин при стальных лопатках и 600 м/с при титановых лопатках. Числа М в потоке для большинства ступеней меньше единицы. [c.122]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...