Лопатки активной турбины выполняются такой конфигурации, чтобы при движении пара в межлопаточном канале давление его не изменилось и чтобы равнодействующая сил, действующих на поверхность лопатки, совпадала по направлению с вектором окружной скорости лопатки U, а равнодействующая осевых составляющих активных сил должна быть равна нулю.
У активной ступени перепада давлений на колесе нет и вал активной турбины не испытывает осевого усилия.
Из графиков изменения давления и абсолютной скорости пара (рис 1.1) следует, что давление падает только в соплах и за этот счет увеличивается скорость струи. На рабочих лопатках и в зазоре между соплами и лопатками давление практически остается постоянным.
Активный принцип обеспечивает максимально возможное понижение температуры пара перед рабочими лопатками за счет его расширения, что облегчает условия работы лопаток. КПД активной турбины с умеренной окружной скоростью (и ≤ 300%) можно повысить, используя рабочее колесо с двумя рядами лопаток (двухвенечный диск Кертиса, рис 1.2).
Развитие принципа работы активной турбины (Лаваля) привело к появлению в 1900 г. многоступенчатой активной паровой турбины, где для расширения пара используется не одна группа сопел, а несколько последовательно расположенных групп (рис 1.3). Пар расширяется в соплах каждой группы, а на рабочих лопатках кинетическая энергия пара только преобразуется в механическую работу.
|
|
|
|
Рис. 1.2. Схема активной турбины с двумя ступенями скорости: 1 – вал; 2 – диск; 3 – первый ряд рабочих лопаток; 4 – сопла; 5 – корпус турбины; 6 – второй ряд рабочих лопаток; 7 – направляющие лопатки;8 – выхлопной патрубок |
Рис. 1.3. Схема активной турбины с тремя ступенями скорости: 1 – кольцевая камера; 2 – сопла; 3 – рабочие лопатки; 4 – сопла для расширения пара; 5 – рабочие лопатки; 6 – выхлопной патрубок; 7 – диафрагмы; направляющие лопатки; 8 – вал; 9 – корпус турбины |
При течении рабочего тела из сопла возникает реактивная сила, которая вращает систему.
Ступень турбины представляет собой вращающийся диск с соплами, к которым непрерывно подводится рабочее тело. Из–за сложности конструирования таких ступеней (особенно многоступенчатых турбин) чисто реактивные турбины не создавались.
Реактивный принцип нашел широкое применение лишь в реактивных двигателях летательных аппаратов (ракет, самолетов и др.).
Практически реактивными называют турбины, у которых располагаемый теплоперепад ∆hт преобразуется в кинетическую энергию потока не только в соплах но и на рабочих лопатках.
Отношение теплоперепада на рабочих лопатках ∆hЛ к располагаемому теплоперепаду ∆hт называется степенью реактивности:
, (1.6)
При 
= 0 (чисто активная
ступень) весь располагаемый теплоперепад, а, следовательно, и перепад давлений
срабатываются в сопловом аппарате, превращаясь в скоростной напор.
При = 1,0
(чисто реактивная ступень) весь располагаемый теплоперепад срабатывался бы на
рабочих лопатках. Современные мощные паровые турбины выполняют
многоступенчатыми с определенной степенью реактивности.
Расширение рабочего тела в такой турбине происходит не только в сопловых каналах, но и на рабочих лопатках. В каждой ступени срабатывается лишь часть общего перепада давления на турбины и при большом числе, их разность давлений отдельной ступени получается небольшой. а скорости потока – умеренными
Реактивность на лопатках ступеней непостоянна, а постепенно увеличивается от ступени к ступени.
При тепловом расчете турбины реактивность принимается с таким расчетом, чтобы проточная часть ее плавно изменялась от ступени к ступени.
На первых ступенях турбины степень реактивности принимается 0,06 – 0,15 от ∆hт ступени.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
