12 Методика расчета турбинной ступени с d/l›10

Паротурбинные ступени с =d/l10 (ступени большой веерности) относят к ступеням с длинными лопатками, в которых изменяются термодинамические параметры и кинематические характеристики потока водяного пара вдоль радиуса ступени (по высоте решеток).Для этих условий вектор скорости раскладывается на три составляющие:с²=с_u²+c_a²+c_r², которые связаны между собой через соответствующие углы: , v и .

13.1 Уравнение радиального равновесия в турбинной ступени (вывод)

Поскольку давление р₁ вдоль оси а постоянно, то уравнение равновесия всех сил в проекциях на направление радиуса r имеет вид: р₁rdda–(р₁+dр₁)(r+dr)dda+2(р₁+0,5dp₁)drdasin+=0

Заменив sin(d/2)d/2, после преобразований (членами третьего порядка малости пренебрегаем) получим для сечения «1-1» ступени упрощенный вид уравнения радиального равновесия .

Аналогично получают уравнения и для других сечений ;. (Применительно к схеме течения, показанной на рис. 9.1,б, где присутствуют составляющие скорости по радиусу (с_1r) и вдоль оси а (с_1а), уравнение радиального равновесия записывается следующим образом:

.

В правой части первый член характеризует влияние центробежных сил, а остальные члены – влияние радиального ускорения. Из полученных уравнений радиального равновесия следует, что градиент статического давления вдоль радиуса в сечении за сопловой решеткой ступени пропорционален квадрату окружной составляющей скорости и обратно пропорционален радиусу. Таким образом, если перед ступенью (за ней) окружная составляющая скорости с_0u (c_2u) равна нулю, т.е. угол ₀ (₂) равен 90⁰, то по высоте лопаток перед ступенью (за ней) статическое давление не изменяется.

13.2 Основные законы закруток турбинных решеток (перечень) На основе уравнений радиального равновесия формируются различные законы закручивания лопаток решеток турбинных ступеней.

1. Постоянство углов ₁(r)=const. Для этого закона закрутки при условии постоянства коэффициента скорости по радиусу сопловой решетки (r)=const получено выражение, связывающее изменение скорости с_1t и степени реактивности  по радиусу r

2. Постоянство циркуляции скорости закрученного потока (с_ur=const) за сопловой решеткой. Данный закон получают при использовании уравнения энергии, записанного для зазора между решетками ступени в предположении, что энтальпия полного торможения не изменяется по высоте (=h₁+0,5c₁²=const), а также при условии с_1а=const. Изменение скорости с₁ по радиусу выражается соотношением c_1ur=c_1u,корr_кор. Очевидным является уравнение , из которого следует, что скоростьс₁ уменьшается по высоте решетки. Следовательно, давление в зазоре увеличивается от ее корневых сечений к периферийным сечениям. Тогда изменение степени реактивности можно представить уравнением

. 3 Закон постоянства удельного расхода

4. Закон постоянного профиля сопловых и рабочих лопаток по высоте ступени.

В такой ступени изменение углов ₁ и ₂ определяется конкретными характеристиками облопачивания, например, зависимостью эффективных углов выхода _1Э и _2Э от относительного шага , которые имеются в атласах профилей.

3. Законы постоянства удельного расхода, предполагает неизменность массового расхода на единицу торцевой площади сопловой и рабочей решеток по их высоте: .

14.1 Предельная мощность однопоточной конденсационной турбины (вывод) N_i=mG_кH₀^т_oi^т

Предельная мощность паровой турбины определяется расходом водяного пара через последнюю ступень (G₂), который ограничивается значением абсолютной скорости с₂ за ее рабочей решеткой из условия М_с21, удельным объемом влажного пара v₂, зависящим от давления р_к в конденсаторе, а также площадью рабочей решетки последней ступени F₂=d₂l₂sin₂

Расход пара в конденсатор однопоточной турбины определяется из уравнения неразрывности следующим образом:

, направление абсолютной скорости с₂ выбирается с приближением к углу ₂=90⁰ (sin₂=1)

где ₂=d₂l₂ – аксиальная (осевая) площадь выхода из рабочих лопаток последней ступени; с₂, v₂ – осредненные по высоте выходного сечения рабочей решетки значения абсолютной скорости и удельного объема. Максимальные значения напряжения растяжения _{р, мах} от действия центробежных сил R_цс при вращении ротора с угловой частотой =2n имеют место в корневом сечении рабочей лопатки. При постоянном значении площади f_л сечений профиля по высоте лопатки

, где _ст – плотность материала лопаток,

Поскольку лопатки последних ступеней выполняют с переменным сечением профиля по высоте l₂ (площадь сечения уменьшается от корня к периферии рабочей лопатки), что приводит к снижению напряжения _р в корневом сечении, то вследует ввести коэффициент разгрузки k_разгр, определяемый отношением площадей сечений у вершины и корня лопатки f_пер/f_кор, а также законом изменения площадей по высоте, из выражения: 1/k_разгр0,35+0,65f_пер/f_{кор тогда}. Выражаеми подстановка его в выражениеN_i,. .