48.Для чего и в каких ступенях паровой турбины осуществляют парциальный подвод рабочего тела.

В ступенях паровых турбин с малым объемным пропуском пара, когда выходные площади решеток малы, применяется парциальный подвод пара. Парциальный подвод пара характерен также для регулирующих ступеней турбин.

Парциальный подвод означает, что в ступени рабочее тело проходит через решётки не по всей окружности.

Доля окружности, занятой каналами сопловых лопаток, через которые проходит рабочее тело, называется степенью парциальности.

.

Парциальный подвод рабочего тела приводит к снижению КПД ступени и к уменьшению оптимального отношения скоростей u \ c_ф . Влияние выше рассмотренных потерь на КПД ступени показано на рис. 46.

Если суммировать все относительные потери и полученное уравнение продифференцировать по e , а затем, приравняв полученное уравнение к нулю и решив его относительно e , то можно найти оптимальную парциальность, при которой сумма потерь ступени станет минимальным.

61.Силы, действующие на рабочие лопатки турбин.

На рабочие лопатки турбин действуют следующие силы:

- центр обедая сила связанная с массой лопатки и располагается в корневом сечении

- окружной усилия, связано с обтеканием потоком лопаточного аппарата,и создаёт крутящий момент. приложена к средней линии лопатки по высоте и может создавать изгибающий момент относительно корневого сечения.

Обычно находят напряжения в корневом сечении, рассматривая лопатку, как консольную балку, жестко заделанную в диск. Для 1-ых ступеней компрессора и последних ступеней турбины наибольшее значение имеют напряжения растяжения от действия центробежных сил. У последних ступеней компрессора и 1-ых ступеней турбин наиболее существенны напряжения изгиба, т. к. велики изгибающие моменты от воздействия на перо лопатки свежей рабочей среды.

Одними из наиболее ответственных деталей являются рабочие лопатки турбины. На них действуют высокие температуры газового потока, центробежные и газодинамические силы, вызывающие в лопатках растяжение, изгиб, кручение и колебание лопаток (знакопеременные нагрузки).

Напряжения кручения от газовых и инерционных сил невелики и при расчете лопатки на прочность ими обычно пренебрегают.

Напряжение от растяжения центробежных сил: Р=ρω²∫FRdR

Напряжение изгиба от газовых сил: P=P_u²+P_a²

P_u=G/zgε(C_1u-C_2u)

P_a=G/zgε(C_1a-C_2a)

65.Напряжения в дисках турбин. Влияние отверстия в диске на его прочность.

В дисках осевых ГТ возникают напряжения:

• Напряжения от центробежных сил от массы самого диска и прикрепленных к нему лопаток;

• Температурные напряжения, вызываемые нагревом диска;

• Напряжения, вызываемые вибрацией диска.

Даже бесконечно малое отверстие в диске увеличивает тангенциальные напряжения в 2 раза.

66. Что такое критическая частота вращения вала?

В связи с совпадением частоты вращения с частотой собственных колебаний вала возникает резонанс в виде проточной частоты вращения. По этой причине ротора турбин бывают жесткие и гибкие. В случае, если рабочая частота вращения выше критической , то вал является гибким и критическую частоту нужно проходить как можно быстрее. В случае если рабочая частота ниже критическо, вал является жестким.

Критическому числу оборотов соответствует явление резонанса, при котором угловая скорость вращения совпадает с круговой частотой собственных колебаний. Если быстро перейти через критическое число оборотов, то при некотором удалении от него машина может работать снова без вибрации.

Определим зависимость между статическим прогибом у₀ и критическим числом оборотов.

y₀=G₀/C; C=G/y₀; G=P;

Критическое число оборотов пропорционально корню квадратному и статическому прогибу, т.е.с увеличением прогиба критическое число оборотов уменьшается в квадрате.

y₀=(G*L³)/KEI

I=πd⁴/64

Из уравнения видно, что статический прогиб вала и n_кр в значительной мере зависит от длины вала, прогиб пропорционален L в кубе. Также видно, что требуемое n_кр можно получить меняя момент инерции вала.

Если диаметр вала увеличить в 2 раза то прогиб уменьшится в 16 раз, а n_кр увеличивается приблизительно в 4раза.