(9) Потери от парциальности
В формулах для определения потерь на вентиляцию и сегментных потерь
,
коэффициент вентиляции kВ принимается равным 0,065; количество венцов m = 1 или 2 в зависимости от типа регулирующей ступени; часть окружности, которую занимает кожух, предназначенный для уменьшения потерь на вентиляцию (применяется при е < 0,6), екож < 1 – е; количество сопловых коробок, наиболее часто i = 4.
4.1. Прежде чем переходить к детальному расчету нерегулируемых ступеней, следует определить число ступеней и произвести разбивку теплоперепадов между ними.
С увеличением числа ступеней в ЦВД достигается, как правило, более высокая экономичность. Однако конструкция турбины при этом усложняется, технологичность ухудшается, а стоимость увеличивается.
С уменьшением числа ступеней упрощается конструкция и снижается стоимость турбины, но одновременно со снижением экономичности могут возникнуть еще и проблемы с обеспечением прочности, так как увеличение мощности, вырабатываемой каждой ступенью, сопровождается ростом статических и динамических нагрузок, действующих на элементы статора и ротора.
Существует по крайней мере несколько рациональных методов оценки числа ступеней и разбивки теплоперепадов между ними. Кратко охарактеризуем два из них.
Первый предусматривает оптимизацию каждой ступени на ее среднем диаметре. При этом учитывается рост среднего диаметра ступеней, вызванный ростом высоты лопаток каждой ступени. Иногда для группы ступеней или всех ступеней ЦВД принимается постоянная величина u/cФ. Однако более правильно учитывать, что с ростом высоты лопаток увеличивается веерность l/d, следовательно, повышается расчетная степень реактивности на среднем диаметре при неизменной корневой реактивности и, соответственно, изменяется оптимальное значение u/cФ. Кроме того, поскольку высота лопаток и, следовательно, средний диаметр ступени сами являются результатом расчета, то такая методика расчета ступеней требует нескольких последовательных приближений.
Второй, более практичный способ, предусматривает оптимизацию каждой ступени на ее корневом диаметре. При постоянном корневом диаметре и выборе одинаковых углов a1эфф и степеней реактивности в корневом сечении для всех ступеней или для группы ступеней это означает, что и оптимальные располагаемые теплоперепады в этих ступенях одинаковы, что позволяет унифицировать лопатки этих ступеней, выполнив их одного профиля. В то же время постоянный корневой диаметр позволяет использовать и одинаковое хвостовое соединение.
Технологически это означает, что получить лопатки предыдущих ступеней можно путем подрезки по высоте последней лопатки цилиндра или группы ступеней. Экономичность такой проточной части будет несколько ниже, чем при первом способе проектирования, но конструктивные преимущества такого проектирования бесспорны. Если проточная часть выполняется из закрученных лопаток с переменным по высоте профилем, то снижение экономичности при заданном способе определения теплоперепада на ступень практически незаметно. Если же проточная часть выполняется из незакрученных (цилиндрических) лопаток, то для повышения экономичности ступеней целесообразно выполнять расчет и выбирать геометрические характеристики профилей по среднему диаметру.
В данном проекте рекомендуется второй способ распределения теплоперепадов между ступенями. При этом следует заранее определить конструктивную схему турбины или цилиндра, сопоставив ее с аналогами.
Если все ступени предполагается выполнить с одним корневым диаметром и без поворота потока, то следует учесть, что только в первой нерегулируемой ступени не используется выходная скорость предыдущей ступени, поскольку после регулирующей ступени выполняется камера, позволяющая выровнять параметры потока. Это требует увеличения располагаемого теплоперепада по статическим параметрам пара на первой нерегулируемой ступени по сравнению с остальными ступенями таким образом, чтобы он был равен располагаемому теплоперепаду по параметрам торможения других ступеней.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.