2.1. Основные технические данные турбины

Основные технические данные турбины

1 Максимальная температура газов на входе в турбину..............................990°С

2.Максимальная температура газов на выходе из турбины........................640°С

3.Степень понижения давления в турбине...............................................3,64

4.Коэфициент полезного действия.........................………………...........0,9

З.Осевая скорость газа на входе в турбину.............................................158 м/сек.

6. Осевая скорость газа на выходе из турбины.........................………..169 м/сек

7. Окружная скорость ротора на среднем радиусе................................341 м/сек

8. Удельная мощность .........................................................................352 (кВт:с)кг

2.2. Принцип работы реактивной ступени турбины

Принцип работы реактивной ступени турбины заключается в следующем (рис 4.1). Газы, обладающие высокой температурой Т_r и давлением р_r, из камеры сгорания поступают к сопловому аппарату турбины с абсолютной скоростью с_r. Лопатки соплового аппарата образуют сужающиеся криволинейные каналы, где проис­ходит разгон газового потока и его закрутка в сторону вращения РК. Давление газа и его температура соответственно уменьшаются до р_r' и Т_r а абсолютная скорость газового потока возрастает до с_r . Таким образом в сопловом аппарате происходит преобразование части энтальпии газа в кинетическую энергию в абсолютном дви­жении. Так как РК вращается с окружной скоростью и, то газы в межлопаточных каналах рабочего колеса будут двигаться с относи­тельной скоростью w_r, которая на входе в РК w_r' определяется как геометрическая разность вектора абсолютной скорости с_r' и вектора окружной скорости u. Лопатки РК образуют суживающиеся криволинейные каналы, где происходит разгон газового потока в относительном движении и его раскрутка. В результате относитель­ная скорость газового потока возрастает до w_r", а давление и темпе­ратура соответственно уменьшаются до р" и Т_r", т. е. в РК умень­шение энтальпии газа приводит к росту кинетической энергии газо­вого потока в его относительном движении. Абсолютная же скорость газового потока на выходе из РК уменьшается до с_r", что свидетельствует об уменьшении кинетической энергии газового потока в абсолютном движении.

Таким образом в РК происходит преобразование энтальпии газового потока и его кинетической энергии в абсолютном дви­жении в механическую энергию вращения ротора турбины.

Сущность этого процесса заключается в следующем. При об­текании лопаток РК потоком газа за счет разности давлений с вогнутой и выпуклой сторон лопаток создается активная (аэро­динамическая) сила р_a . Так как межлопаточные каналы РК вы­полнены сужающимися, то газовый поток движется в них с ускорением. Произведение массы газового потока на ускорение это есть сила — сила взаимодействия рабочих лопаток и газового потока. Лопатки действуют на газовый поток с силой p'_R , а газовый поток на лопатки с равной силой р_r , но направленной в противоположную сторону. Сила р_r называется реактивной. Таким образом, на каждую рабочую лопатку действуют две силы: активная р_а и реактивная р_r .

Разложим каждую из этих сил на две составляющих, одна из которых направлена вдоль оси турбины р_{a oc} и р_{R oc} , а вторая — по направлению вращения РК (р_{a окр} и р_{R oкр}). Окружные состав­ляющие активной и реактивной сил, приложенные к лопаткам РК на определенном расстоянии от оси вращения, создают вра­щающий момент, развиваемый турбиной. Разность осевых со­ставляющих создает осевое усилие, действующее на РК и направ­ленное назад, против полета.

В рассмотренной реактивной ступени абсолютная скорость на входе в сопловый аппарат с_r равна абсолютной скорости на выходе из РК с_r", а треугольники скоростей на входе в РК и на выходе из него одинаковы, т. е. Δ_{i РК} = Δ_{i СА} или р_ст = 0,5.

Потребное число ступеней турбины определяется газодинами­ческим расчетом. По условиям прочности лопаток и дисков теплоперепад, срабатываемый в одной ступени, выбирается в пределах 50...70 ккал/кг и в отдельных случаях до 80 ккал/кг. Для сраба­тывания большего теплоперепада используются многоступенчатые турбины, которые обладают рядом существенных преимуществ перед одноступенчатыми. Основными из них являются: более высокий КПД, достигаемый за счет уменьшения скорости дви­жения газа в проточной части и увеличения длины лопаток, большая надежность работы за счет возможности снижения час­тоты вращения, а значит и центробежных сил, действующих на вращающиеся детали ротора. К недостаткам многоступенчатых турбин можно отнести: конструктивную сложность, более тяжелые температурные условия для работы первых ступеней, большая масса и осевой габарит.