7.1. Классификация турбин тна
По особенностям расширения газа при его движении по проточной части колеса турбины разделяют на активные и реактивные.
В активных турбинах газ расширяется только при движении в соплах соплового аппарата (при этом падает его давление), а далее по направлению движения турбинного газа давление на входе в рабочее колесо, между лопатками колеса и на выходе колеса – одинаково.
В реактивных турбинах газ расширяется как в соплах соплового аппарата, так и при его движении между лопатками рабочего колеса. Поэтому отличительной особенностью реактивных турбин являются различные давления (перепад давления) по обе стороны колеса, что приводит к утечкам газа через зазор между лопатками колеса и корпусом турбины. Это снижает КПД турбины. Снижение КПД тем больше, чем короче лопатка.
Для привода насосов в двигателях без дожигания генераторного газа применяют активные турбины. В двигателях с дожиганием применяют реактивные турбины.
Турбины по направлению течения рабочего тела в проточной части колеса подразделяют:
на осевые (рис. 7.3, 7.4);
радиальные (рис. 7.5);
радиально-осевые (с последовательной установкой на одном валу колес турбин первого и второго типа).
В осевых турбинах рабочее тело движется параллельно оси вращения ротора.
В радиальных турбинах поток направлен от периферии колеса турбины к оси ротора. Такие турбины называют радиальными центростремительными (рис. 7.5). Если течение газа в турбине происходит от центра к периферии колеса, то такую турбину называют радиальной центробежной.
Среди газовых турбин наибольшее распространение получили осевые турбины. Особенностью их конструкции является наличие интенсивной защиты деталей ротора и корпуса турбины от воздействия высоких температур. Это имеет большое значение в работе турбины и повышает её КПД.
|
|
Рис. 7.3. Конструкция двухступенчатой осевой активной турбины: 1 – выхлопной коллектор; 2 – лопатки второй ступени;3 – направляющий аппарат; 4 – лопатки первой ступени; 5 – сопловой аппарат; 6 – коллектор; 7 – стенка статора; 8 – кольцо уплотнения; 9 – винт; 10 – вал; 11 – диск турбины; 12 – штифт |
Рис. 7.4. Конструкция реактивной осевой турбины: 1 – газовод; 2 – корпус; 3 – лопатки рабочей решетки; 4 – бандаж; 5 – сопловая решетка |
|
Рис. 7.5. Конструкция реактивной радиальной центростремительной турбины: 1 – выхлопной патрубок; 2 – корпус турбины; 3 – корпус уплотнения; 4 – кольцо уплотнительное; 5 – гайка; 6 – вал; 7 – импеллер; 8 – перегородка; 9 – рабочее колесо; 10 – кольцо; 11 – шайба; 12 – гайка |
Примечание
Важнейшее требование к корпусу турбины ТНА – сохранение на всех режимах работы круглой формы его расточек, от которых зависят зазоры по торцам рабочих и направляющих лопаток, а также в уплотнениях (это определяет утечки). Недопустимо также искривление корпуса относительно его продольной оси. Таким образом, при интенсивной защите ответственных деталей турбины от температуры уменьшаются тепловые деформации корпуса и утечки газа через зазоры. Это имеет принципиальное значение для получения высоких КПД турбины.
Лопатки рабочего колеса активной турбины имеют малую высоту. Вследствие незначительного изменения параметров газа в межлопаточном канале активной турбины лопатки выполняют прямыми, постоянного профиля по высоте.
В реактивных турбинах перо лопатки «закручено» из-за существенного изменения параметров газа по высоте лопаток. Однако и в этом случае стремятся изготовить лопатки более простой формы (без закрутки).