58. Турбинная ступень. Степень реактивности. Процесс расширения пара в решетках ступени в h-s диаграмме.

Под турбинной ступенью понимается совокуп­ность неподвижного ряда сопловых лопаток, в ка­налах которых ускоряется поток пара или газа, и подвижного ряда рабочих лопаток, в которых энер­гия движущегося пара или газа преобразуется в ме­ханическую работу на вращающемся роторе по преодолению сил сопротивления приводимой ма­шины.

На рис. 2.8 представлен схематический чер­теж турбинной ступени осевого типа: в продоль­ном разрезе вдоль оси ротора (верхняя часть от оси ротора) н развертка цилиндрического сечения по диаметру d по части сопловых и рабочих лопаток. В каналах сопловых лопаток рабочее тело (в даль­нейшем под этим термином будем понимать пар или газ паровой или газовой турбины) расширяется oт давления перед сопловыми лопатками р₀ до давления в зазоре между сопловыми и рабочими лопатками р₁. На выходе из сопловых лопаток ра­бочее тело приобретает в процессе расширения скорость C₁, направленную под углом α₁ к вектору окружной скорости рабочих лопаток. Направление потока под углом задается соответствующей фор­мой и установкой сопловых лопаток. Рабочие лопатки перемещаются перед соплами с окружной скоростью и. Зна­чение этой скорости зависит от диаметра d, на ко­тором расположены рабочие лопатки, и от частоты вращения ротора n: u = πdn. На входе в рабочие лопатки рабочее тело в относительном движении перемещается с относительной скоростью w,. Век­тор относительной скорости w, , как известно, определяется геометрическим вычитанием из абсо­лютной скорости c₁ переносной скорости и . Век­торы абсолютной с₁, переносной и и относитель­ной w₁ скоростей образуют треугольник скоростей на входе в рабочие лопатки (входной треугольник). Угол между векторами относительной и перенос­ной (окружной) скоростей обозначают β₁. Направ­ление входных кромок рабочих лопаток при изго­товлении определяется направлением относитель­ной скорости, т.е. углом β₁. При течении в каналах рабочих лопаток происходит дальнейшее расшире­ние рабочего тела от давления р₁до давления p₂ за рабочими лопатками, а также поворот потока. За счет поворота потока и расширения рабочего тела на рабочих лопатках создастся усилие и, следовательно, крутящий момент на роторе, который и производит работу. За счет поворота потока в кана­лах рабочих лопаток создастся активная часть уси­лия, а за счет ускорения потока в каналах рабочих лопаток — реактивная часть усилия, действующего на рабочие лопатки.

Процесс течения рабочего тела в турбинной сту­пени изображен на рис. 2.9 в h-s-диаграмме. Расши­рение рабочего тела в сопловых каналах ступени от состояния перед ступенью, определяемого точкой О, до точки 1t соответствует теоретическому (изоэн-тропийному) процессу течения в соплах. Реальный процесс в соплах сопровождается потерями энергии, которые в виде теплоты вновь возвращаются в поток и повышают энтальпию за соплами.

БИЛЕТ 29.