40.Основные параметры элементарных ступеней осевой турбины

Кинематические параметры

К числу основных параметров элементарной ступени осевой турбины относятся две группы параметров. Первая группа – геометрические и газодинамические (в том числе кинематические), параметры профиля, скорости потока, числа М, углы поворота, углы атаки и отставания, конфузорность течения и др. Ко второй группе относятся– степень реактивности, коэффициент теоретической работы и коэффициент расхода. Рассмотрим последовательно эти основные параметры элементарной ступени осевой турбины. Параметры, относящиеся к охлаждению, составляют самостоятельную группу.

Рис.1. Схема расчетных сечений элементарной ступени осевой турбины и кривые изменения основных параметров газа по тракту (СпрА – спрямляющий аппарат)

Рис. 2 Схема основных параметров рабочей решетки и обтекающего ее потока

Как показано на рис. 1, элементарная ступень осевой турбины состоит из

неподвижной решетки СА – статора – и расположенной после нее решетки РК – ротора, – перемещающейся относительно неподвижного СА со скоростью u. На рис. 2 показана типичная решетка РК осевой турбины.

Угол поворота потока в решетке РК и теоретическая работа элементарной ступени турбины записываются:

=180–(₁+₂); L_u=u(c_1u+с_2u)=uс_u,

Углы атаки: для РК i_РК=_1л–₁><0; для СА i_РК=_0л–₀><0, где _1л и _0л – углы, составляемые касательной к средней линии профиля на входе и фронтом решетки (соответственно для РК и СА). Положительное значение углов атаки соответствует направлению потока на вогнутую часть профиля (в «корыто»), отрицательное – на выпуклую часть профиля (на «спинку»).

для СА для РК

Эффективный угол на выходе из решетки является одним из важнейших геометрических параметров решетки. Эффективный угол характеризует не только закрутку потока, но и пропускную способность турбинной решетки.

В соответствии с этим углы отставания определяются зависимостями:

для СА для РК

На величины углов отставания потока существенное влияние оказывают основные геометрические и режимные параметры решетки, в том числе и числа М (или ).

Изображение процесса расширения в ступени осевой турбины в i-S-диаграмме приведено на рис. 3.

Рис. 3. i-S-диаграмма процесса расширения в ступени осевой турбины

Величина является чрезвычайно важным параметром, так как существенно влияет на КПД ступени, высоту рабочей лопатки, а следовательно, ее прочность, а у последней ступени многоступенчатой турбины – также и на работу затурбинных устройств.

Использование чисел М удобно, так как в каждом расчетном сечении они связаны между собой простыми соотношениями:

(8.1)

Соотношение температур можно определить по след формуле

(8.3)

Конфузорность течения обычно характеризуют соотношением площадей струек на входе и на выходе, т. е. степенью конфузорности: и соответственно .

формула угла выхода потока при ₁≥1 (для СА)

причем ₁ (без учета потерь в решетке) определится из соотношения для давления перед решеткой и за решеткой р₁: