Принцип действия и классификация турбинных ступеней., страница 16

Наряду с коэффициентом расхода ступени используется коэффици­ент расхода диафрагмы

.

Теоретический расход через диафрагму  имеет тот же физический смысл, что и расход , но в отличие от него определяется не по давлению за ступенью , а по давлению за сопловым аппаратом . В случае чисто активной ступени, когда , величины коэффици­ентов расхода ступени и диафрагмы совпадают:

.

Для обычно используемых турбинных ступеней с положительной сте­пенью реактивности, когда , коэффициент расхода ступени , поскольку в отношении    величина числителя определя­ется перепадом , а знаменателя  - .

При докритических перепадах давления величина коэффициента расхода диафрагмы может быть и меньше, и больше единицы. Это свя­зано о тем, что отличие действительного расхода от теоретического обусловлено действием двух факторов: трением на стенках межлопа­точных каналов и их аэродинамической диффузорностью. Силы трения вызывают возникновение пограничного слоя и соответственно уменьше­ние геометрической площади узкого сечения канала на величину пло­щади вытеснения, что уменьшает расход рабочей среды. Наличие аэро­динамической диффузорности приводит к тому, что давление в узких сечениях межлопаточных каналов становится меньше давления за ло­паточным венцом. Это увеличивает расход рабочей среды. В зависи­мости от конструктивных параметров лопаточного аппарата диафрагмы преобладающим может быть действие либо первого, либо второго фак­торов. В первом случае коэффициент расхода , во втором слу­чае . Заметим, что отличие   от единицы не велико; не превышает нескольких процентов. Для конкретных диафрагм использу­ются величины  определенные экспериментально.

Если в определении теоретического расхода слова «проходная площадь сопел диафрагмы» заменить словами «проходная площадь рабо­чих лопаток», то отношение

,

где  -  коэффициент расхода рабочих лопаток.

Из числа внутренних характеристик, характеризующих процессы, протекающие внутри ступени, в практике наиболее широко используется термодинамическая степень реактивности .

Величины названных безразмерных характеристик турбинных сту­пеней и закономерности их изменения при изменении режима работы зависят от геометрических параметров проточной части и критериев подобия, определяющих рабочий процесс. Поэтому характеристики сту­пеней принято представлять в функции от тех или иных критериев по­добия, либо от приведенных чисел подобия.

8.4. Влияние чисел подобия на характеристики

турбинной ступени. Формы представления чисел подобия

Рассмотрим более конкретно применение использованных выше кри­териев подобия для анализа рабочего процесса турбинной ступени. При этом учтем, что осуществить полное гидродинамическое подобие практически невозможно. Перечислим в изложенном выше порядке, ка­кие требования теории подобия являются основными, а какими можно пренебрегать при осуществлении частичного подобия.

Наличие геометрического подобия необходимо выдерживать жестко, вплоть до подобия качества обработки поверхностей лопаток. Всякий отход от этого требования приводит к изменению характеристик сту­пени и не всегда может быть учтен расчетным путем.

Подобие свойств рабочей среды в части равенства показателя адиабаты k необходимо в ступенях, где рабочее тело течет со сверх­звуковыми скоростями. В стационарных машинах для большинства проме­жуточных ступеней, работающих при М<1, пренебрежение различием k не вносит заметной ошибки. В первых ступенях при М>1 и последней ступенях, где имеет место двухфазная среда, эта ошибка может быть существенной. Чтобы не возвращаться больше к вопросу о влиянии свойств рабочей среды, напомним, что величина числа  конкретной газообразной среды слабо зависит от ее параметров. В связи с этим в неохлажда­емых турбинных ступенях влияние числа  при изменении режима работы не велико. Исключение составляет область параметров рабочей среды в районе линии x=1. Влияние  на работу турбинной ступени должно рассматриваться в этих случаях специально, как и в случае моделирования ступеней на средах с иными свойствами.