Проект паровой турбины: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "Энергетические машины", страница 9

-  для двухвенечных ступеней скорости

                                  .                                           (3.1а)

Если по расчету окажется, что e_опт > 0,95, то следует принять для регулирующей ступени е = 0,8 – 0,95 (в зависимости от конструкции сопловых коробок).

Порядок расчетов для определения степени парциальности  и высоты решетки следующий:

-  используя формулу для определения высоты решетки (например, п. 22 табл. 3.1) рассчитывают значение комплекса еl₁;

-  по приведенным формулам (3.1) или (3.1а) определяется e_опт и выбирается соответствующее значение е;

-  при выбранном значении е определяется высота решетки.

⁽⁵⁾  Выбор относительной высоты решетки (выбор хорды профиля решетки)

Хорда профиля решетки b выбирается таким образом, чтобы обеспечить прочность лопатки или жесткость диафрагмы. Для регулирующих ступеней ЦВД хорда профиля сопловых лопаток лежит в пределах b₁ = 50 – 100 мм, рабочих лопаток – b₂ = 20 – 50 мм.

Следует отметить, что при проектировании двухвенечной регулирующей ступени целесообразно для рабочих лопаток обоих венцов и для направляющих лопаток принять одинаковую хорду. Это повышает технологичность изготовления.

 ⁽⁶⁾   Определение коэффициентов скорости

Для вычисления действительной скорости истечения потока из сопловых и рабочих решеток необходимо определить соответствующие коэффициенты скорости j  и y, определяемые потерями в решетках. Потери, в свою очередь, зависят от множества факторов: геометрических, аэродинамических, режимных и т.д. Для ориентировочных расчетов наиболее целесообразно использовать графики, приведенные на рис.3.2 и построенные по упрощенным формулам, обобщающим расчетные и экспериментальные данные. Определяющим параметром в этом случае является относительная высота решеток.

⁽⁷⁾   Высота рабочих лопаток

Теоретически высота рабочей лопатки на входе с достаточной степенью точности  равна выходной высоте сопловой решетки. Практически рабочие лопатки всегда выполняются с перекрышей по отношению к высоте сопловой лопатки.  Перекрышей в ступени называют величину , где -высота рабочей лопатки на входе. Перекрыша, в свою очередь, состоит из перекрыши у корня   и перекрыши у вершины  ,  т.е. .

Введение перекрыши необходимо по следующим причинам: струя пара, выходя из сопловой решетки и протекая в осевом зазоре между сопловыми и рабочими решетками, во-первых, растекается в радиальном направлении и, во-вторых, смещается к периферии. Исходя из этого, для активных ступеней с относительно невысокими решетками следует выбирать перекрышу у корня = 0 – 1,5 мм и у вершины =1,5 – 4 мм. Больше этих величин перекрышу делать нецелесообразно, т. к. это приводит к дополнительным потерям вследствие подсоса пара из радиального зазора в каналы рабочих лопаток, образования вихревых зон и т. д.

Поскольку в активных ступенях ЦВД увеличение удельного объема пара в рабочих лопатках очень незначительное, технологически целесообразно выполнять лопатки постоянной высоты и следовательно высота лопатки определяется высотой лопатки на входе, т. е.   = .

⁽⁸⁾ Потери от утечек

Кроме основного  рабочего потока пара, протекающего через сопловые и рабочие лопатки,  в ступени имеется ряд протечек, снижающих ее КПД. В регулирующей ступени это главным образом утечки поверх бандажа рабочих и направляющих лопаток. Эти утечки могут быть подсчитаны по следующей формуле:

.

Утечки поверх бандажа зависят от осевого зазора между сопловыми коробками и лопаточным бандажом и от радиального зазора над бандажом, а также от коэффициентов расхода через эти зазоры. С достаточной точностью эквивалентный зазор может быть определен по следующей формуле:

  ,                      

где d_а – осевой зазор (1 – 3 мм);   d_r - радиальный зазор (0,8 – 1,2 мм);              z – количество гребней бандажных уплотнений.

Для двухвенечной ступени, предполагая одинаковое количество гребней на всех венцах, расчет утечек допустимо выполнять только по первому венцу   (z = z_рл1,   r  = r_рл1) .