Паровые турбины. Газотурбинные установки. Двигатели внутреннего сгорания, страница 15

Рис. 1.16. Изменение скорости пара на лопатках активной ступени: а) схема потока пара; б) треугольники скоростей	Рис.1.17. Треугольники скоростей пара активной ступени

Для построения параллелограмма скорости при выходе имеем два вектора: ω и U. Поэтому абсолютная выходная скорость пара С₂ найдем как диагональ параллелограмма.

Значение скорости С₂ можно найти расчетом:

                                            .    (1.35)

Величина С₂ существенно меньше С₁ за счет превращения части пара в механическую работу.

На практике, однако, строят треугольники скоростей с общей вершиной (0) без изображения полного профиля рабочих лопаток (рис 1.17).

По известным значениям С₁ и  (задано).Определяют окружную скорость:

                                                            .                    (1.36)

Диаметр ступени d = 60pn, где n – частота вращения вала турбины (задано). Строим треугольник скоростей в масштабе. Из точки O под углом α₁ к вертикали проводим вектор скорости С₁. Угол α₁ = 15 – 18º. Строим вектор скорости U. Замыкающая сторона входного ∆–ка определит величину угла β₁ и относительной скорости при входе на лопатки W_1. Коэффициент скорости φ определяем по графику. Определяем β₂ = β₁ – (3 ¸ 10)º.

Далее находим:

                                                            .                   (1.37)

Аналогично строим треугольник скоростей на выходе и определяем с₂.

КПД на окружности колеса:

                                                 ,        (1.38)

где

                                                  .         (1.39)

Таким образом получают значения абсолютной скорости пара на выходе С₂ из рабочего колеса, значение U, значение ω₂, β₂, КПД на окружности колеса η_U.

1.13. Диаграмма h-s расширения пара в проточной части активной турбины

В паровых турбинах расширение пара практически происходит от начального до конечного давления как в соплах, так частично и в каналах между рабочими лопатками. В общем случае все располагающее адиабатное теплопадение от начального (т. А) до конечного состояния пара (т. С) можно разбить на две части (рис 1.18) АВ = Н_О1, соответствующее адиабатному теплопадению в сопле, и ВС = Н_О2 соответствующую адиабатному теплопадению на рабочих лопатках.

В сопле имеются потери Н_с и поэтому действительное состояние пара после сопла будет характеризоваться точкой В¹, и адиабатное расширение пара в каналах между лопатками – линией В¹С^{1 =} .

 Рис. 1.18. Процесс расширения пара в ступени на диаграмме h-s:

h₀ – располагаемый теплоперепад; h0₁ –располагаемый теплоперепад в сопле;
h_с – потери в сопле; h₁ – используемый теплоперепад в сопле;

h₀₂ ≈ h₀₂ – располагаемый теплоперепад в лопатках; h_п – потери на лопатках;
h₂ – используемый теплоперепад на лопатках

Из диаграммы h-s следует, что с повышением давления пара изобары идут более круто. Поэтому  несколько больше Н₀₂, но в большинстве случаев при малых теплопадениях можно принять, что  ≈ Н₀₂.

Отношение теплопадения, использованного на рабочих лопатках, Н_О2 к общему (располагаемому) теплопадению Н_О называют степенью реактивности:

                                                       .               (1.40)

При Ω = 0 (чисто активная степень, т.е весь перепад давлений превращается в скоростной напор.

При Ω = 1,0 – чисто реактивная ступень. Подробнее степень реактивности ступени рассмотрим ниже.

1.14. Преобразование энергии пара на рабочих лопатках реактивной  ступени. Треугольники  скоростей

В реактивных ступенях вследствие дополнительного расширения пара в каналах решетки рабочих лопаток теоретическая относительная скорость выхода пара определяется по уравнению:

                                                  ,         (1.41)

где А =  – термический эквивалент работы, ккал/кг.

Действительная относительная скорость

                                                           ,                   (1.42)

где ψ_л – коэффициент потери скорости (определяется по графикам).