Паровые турбины. Газотурбинные установки. Двигатели внутреннего сгорания, страница 17

                                           .  (1.50)

С учетом этого скорость потока на выходе из сопл реактивной ступени

                                        .                                                                (1.51)

1.16. Классификация потерь в ступенях паровой турбины

Потери паровой турбины можно разделить на две группы: внутренние и внешние.

Внутренние потери непосредственно влияют на изменение состояния рабочего тела при его расширении в турбине и снижают располагаемый перепад. К ним относятся:

– потери кинетической энергии в соплах (∆h_с) и на рабочих лопатках (∆h_л), вызванные трением потока о стенки, завихрениями и т.п. Эта энергия превращается в теплоту и повышает теплоту рабочего тела в конце процесса по сравнению с течением без потерь;

– потери кинетической энергии с выходной скоростью отработавшего рабочего тела (∆h_вых);

– вентиляционные потери при парциальном подводе пара (∆h_р), когда сопловая решетка занимает только часть окружности колеса;

– потери трения пара о поверхность диска рабочего колеса при его движении в паровом объеме (∆h_д);

– потери из–за перетечек рабочего тела через внутренние зазоры между рабочими лопатками и корпусом турбины, между диафрагмой и валом и др. (∆h_ут);

– потери из–за влажности пара, возникающие в последних ступенях паровых турбин (∆h_вл). Частицы влаги в паре, ударяясь о стенки лопаток, тормозят вращение ротора и снижают полезную работу.

К внешним потерям относятся

– потери от утечки рабочего тела через концевые зазоры между корпусом турбины и валом. Эти потери, очевидно, не влияют на состояние рабочего тела в турбине, а лишь несколько увеличивают его расход;

– механические потери, которые включают затраты энергии на преодоление трения в подшипниках турбины и на привод вспомогательных механизмов.

Энергетический баланс ступени с учетом внутренних потерь можно записать в виде:

            ,                                                                (1.52)

где ∆h₁ – теплоперепад, полезно используемый в ступени.

1.17. Потери в соплах и на рабочих лопатках паровой турбины

Названные потери определяют экономичность турбины на венце рабочих лопаток. Их величина является основной для оценки КПД ступени и турбины в целом.

Теоретическое количество использованной в соплах кинетической энергии, эквивалентное теплоперепаду, на 1 кг пара будет равно:

                                                   .          (1.53)

В действительном процессе:

                                                     .            (1.54)

Вычитая (1.54) из (1.53), получим формулу для определения потери энергии в соплах, ккал/кг:

                                                                                            (1.55)

Величину , выражающую потерю в зависимости от теоретического теплоперепада называют коэффициентом потери энергии в соплах

                                                             .                    (1.56)

Следовательно

                                                            .                   (1.57)

Обычно принимают: φ = 0,95, ξ ≈ 0,1 или

                                                .                  (1.58)

Потеря в соплах при частичном использовании входной скорости, ккал/кг:

                                                   ,          (1.59)

где μ – доля кинетической энергии струи, которая используется.

При расчете процессов истечения из расширяющегося сопла потерей скорости в его сужающейся части пренебрегают из–за малости ее длины.

Потеря энергии на рабочих лопатках за счет трения, завихрений струи и других причин создает эквивалентное нагревание пара, т.е. энтальпия пара при выходе из активных рабочих лопаток увеличивается на h_л ккал/кг.

Поэтому действительное состояние пара при выходе из лопаток с удельным объемом V₂ можно найти по диаграмме h–S, если величину h_л отложить вверх.

Потеря энергии в направляющих лопатках можно определить так, ккал/кг: