Паровые турбины. Газотурбинные установки. Двигатели внутреннего сгорания, страница 8

Сечение (высота) лопаток от ступени к ступени в проточной части диска Кертиса увеличиваются, обратно пропорционально уменьшению скорости пара С. Турбины Кертиса отличаются простотой конструкции, и обслуживания, компактностью, надежностью действия и небольшой стоимостью. Однако их экономичность ниже, чем турбина со ступенями давления. Двухступенчатой конструкция встречается чаще, чем трехступенчатая.

1.6. Устройство и принцип действия активной многоступенчатой турбины со ступенями давления

Совокупность соплового аппарата с лопатками колеса образует ступень давления турбины. Наивыгоднейшее использование кинетической энергии паровой струи в ступенях давления турбины может быть получено лишь при определенном значении отношения , где U – окружная скорость лопатки, а С₁ – абсолютная скорость пара при входе на лопатку. Для простых активных ступеней наивыгоднейшее   = 0,4 – 0,5; для реактивных в зависимости от ступени реактивности   = 0,6 – 0,85.

Так как окружные скорости лопаток турбины редко превосходят
300 – 350 м/с (у турбины малой и средней мощности они значительно меньше), а скорости истечения пара велики, то при срабатывании в турбине даже небольшого перепада давления появляется необходимость установки нескольких ступеней давления.

Активные турбины со ступенями давления широко применяются в качестве привода различных установок. Схема такой турбины включает несколько последовательно расположенных на одном валу ступеней (по ходу пара). Ступени отделены друг от друга диафрагмами, в которые встроены сопла. В таких турбинах давление падает в сопловых каналах и остается постоянным в каналах между рабочими лопатками.

Абсолютная скорость пара в ступени давления возрастает в соплах и снижается на рабочих лопатках.

Так как объем, пара по мере его расширения увеличивается, то геометрические размеры проточной части по ходу пара возрастают.

Если общий теплоперепад (h₀ – h_вых) распределить между Z ступенями давления, то скорость истечения пара из сопел каждой ступени составит, м/с:

                                                   ,          (1.10)

Отсюда следует, что применением ступеней давления можно достичь умеренных C и U, обеспечив высокий КПД.

Активные турбины со ступенями давления наиболее распространены, строятся на любые параметры пара и любые мощности. Их КПД высок. Для увеличения экономичности уменьшают аксиальные зазоры между рабочими лопатками и соплами последующих ступеней, что позволяет полностью или частично использовать скорость выхода пара С₂ в соплах последующих ступеней. Экономичность таких турбин возрастает до известной степени и с увеличением числа ступеней. При большой мощности пар впускается по
всей окружности дисков.

Высота сопел и лопаток в турбине со ступенями давления возрастает по мере увеличения удельного объема пара при последовательном расширении по уравнению, м²:

                                                           ,                  (1.11)

1.7. Устройство и принцип действия радиальной реактивной турбины. Принцип действия комбинированных турбин

Паровые турбины, у которых движение потока пара осуществляется в радиальном направлении, называют радиальными турбинами с реактивными ступенями.

Турбины этого типа были предложены в 1910 году шведскими инженерами братьями Юнгстрем.

Такая турбина состоит из двух вращающихся в противоположные стороны дисков, на которые перпендикулярно к плоскости вращения посажены лопатки, образующие концентрические кольца, закрепленные попеременно в правом и левом дисках. Каналы между лопатками выполняются суживающимися и степень реакции в них, поскольку все лопатки – рабочие, равны единице, т. е. эти турбины являются чисто реактивными.

Вследствие вращения дисков в разные стороны окружная скорость U будет в 2 раза больше, чем в турбине с неподвижными направляющими лопатками. Поэтому такие турбины получаются компактными.