Обеспечение надежности рабочих лопаток большой веерности
Другой проблемой проектирования ступеней большой веерности является обеспечение их прочности и вибрационной надежности.
Иногда оптимальный метод профилирования обеспечивает такую геометрию решеток, что обеспечить их надежность невозможно.
В этом случае, определяющим становится фактор надежности, т. е. приходится отклоняться от оптимального исполнения ступени.
Способы профилирования ступеней большой веерности
Методы профилирования ступеней большой веерности
В общем случае, для профилирования ступеней большой веерности необходимо решить трехмерную задачу пространственного движения пара в ступени при известных геометрических характеристиках.
Для определения этих характеристик (предварительных) применяется замыкающее уравнение системы, которое называется законом закрутки (профилирования). Он определяет распределение геометрических характеристик по высоте решетки.
В настоящее время используют следующие законы закрутки (методы профилирования):
Метод постоянства циркуляции скорости.
Метод постоянства .
Метод постоянства удельного расхода пара.
Комбинированный метод.
Метод постоянства циркуляции скорости.
В данном методе профилирования в любом сечении сохраняется
и
;
.
,
-
радиусы расчетных сечений сопловой и
рабочей решеток.
После расчета по среднему диаметру известны величины:
,
,
,
.
Метод постоянства циркуляции скорости
Для любого сечения можно записать:
Аналогично
определяются
и
.
В результате может быть получена форма поверхности сопловой и рабочей решеток по высоте.
В дальнейшем, при необходимости, можно составить упомянутую систему уравнений и рассчитать параметры потока.
Метод
постоянства
.
В этом случае справедливы условия
.
Значения
и
определяются также, как и в предыдущем
методе, т. е. через проекции
и
.
Метод постоянства удельного расхода пара.
-
удельный расход пара через расчетное
сечение.
Аналогично для рабочей решетки.
Выбор метода профилирования.
При
необходимости в профилировании нет,
поэтому сопловые и рабочие лопатки
выполняются цилиндрическими.
В противном случае рекомендуются следующие методы:
-
.
-
-
у корня:
;
на периферии:
.
Выбор закона профилирования в конечном итоге определяется максимальным КПД ступени.
Многоступенчатая турбина. Принцип деления теплового перепада. Графики изменения параметров.
Многоступенчатые турбины
Мощность турбины:
.
Мощность одноступенчатой турбины ограничена.
Не рассматривая проблемы прочности,
в
одновенечной ступени может быть сработан
тепловой перепад
,
а в двухвенечной -
,.
Увеличение
теплового перепада ступени приводит к
увеличению скорости
,
а рост расхода приводит к росту напряжений
.
.
.
В пределе могут быть достигнуты такие геометрические характеристики, при которых напряжения изгиба и растяжения будут предельно допустимыми, т. е. дальнейшее увеличение мощности невозможно.