95845

Теория процесса в турбинной ступени. КПД ступени

Лекция

Энергетика

Чтобы уменьшить общую потерю после первого ряда лопаток располагают неподвижный направляющий аппарат, в котором изменяется направление потока пара. После направляющего аппарата пар поступает во второй ряд рабочих лопаток, где происходит дальнейшее преобразование кинетической энергии в работу вращения диска.

Русский

2015-09-30

177 KB

0 чел.

Лекция 10. Теория процесса в турбинной ступени.
КПД ступени

1. КПД аксиальной ступени

– относительный лопаточный КПД.

, ,

, ,

где  – коэффициент, учитывающий, какая доля кинетической энергии может быть использована в ступени,

коэффициент, учитывающий, какая доля выходной энергии используется в последующей ступени.

Величина  соответствует , , где – условная скорость истечения.

Для активной ступени  выражение  получено профессором Банки:

,

, существует , .

, ,

.

Для реактивной турбины в случае  выражение  имеет вид:

.

, , ,

.

Рис. 41.

2. Тепловой процесс и КПД турбины со ступенями скорости

м/сек (не больше) – по условиям прочности,

; ;  м/сек.

Значит  ккал/кг – не больше.

Реально  ккал/кг, чаще –  ккал/кг.

Однако в ряде случаев надо  ккал/кг, что в одновенечной ступени неэкономично (мало ). Как быть?

При  сильно растет . Чтобы уменьшить общую потерю  после первого ряда лопаток располагают неподвижный направляющий аппарат, в котором изменяется направление потока пара. После направляющего аппарата пар поступает во второй ряд рабочих лопаток, где происходит дальнейшее преобразование кинетической энергии в работу вращения диска. Можно поставить еще ряд направляющих лопаток и т.д.

Турбины, в которых преобразование кинетической энергии потока в пределах одной ступени производится в нескольких рядах рабочих лопаток, называются турбинами со ступенями скорости (турбина Кертиса).

Может быть до 4-х ступеней скорости (редко), часто – 2 ступени.

Как правило первые (регулирующие) ступени паровой турбины являются дисками Кертиса.

Для двух ступеней скорости:

, ,

.

Теплоперепад, который может быть переработан при равных окружных скоростях двухвенечным диском в 4-5 раз больше, чем одновенечным (в трехвенечном в 9÷11 раз больше).

Рис. 42.

Дополнительные потери в ступенях турбины.

Они не связаны непосредственно с протеканием пара в проточной части и должны быть определены отдельно:

1. Потери на трение и вентиляцию.

Диск вращается в камере, заполненной паром.

; , .

Потери на вентиляцию тем больше, чем меньше степень парциальности "e". При e = 1, Nв = 0. Для их снижения (потерь Nв) применяется кожух.

Рис. 43.

Формула Стодола:

, кВт,

где eк – относительная дуга облопачивания, защищенная кожухами,

l2 – см, u – м/сек, v – м3/кг (в камере диска),

, ,  (перегретый пар),  (насыщенный пар).

Учет влияния  вызывает снижение максимума КПД и уменьшает (незначительно) .

Рис. 44.

2. Потери на выхолачивание (в парциальных ступенях), эти потери относияткя к концевым:

, ,

где B – ширина рабочих лопаток,

m – число групп сопел,

l2 – высота рабочих лопаток.

Рис. 45.


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,4

0,5

i

hв.с

реактивные ступени

активные ступени

ηол

S

h

hн

hл

P0

t0

h0

P1

hс

hл

hв.с

hiл

'

''

дополнит.

потери

(нижняя
половина)

x1

η

ηoi

ηол

m = 3