Многоступенчатые турбины

Проблему обеспечения надежности можно решить, если применить принцип деления теплового перепада.

Принцип деления теплового перепада заключается в том, что располагаемый тепловой перепад турбины делится на ряд небольших тепловых перепадов ( ), которые срабатываются в последовательно расположенными друг за другом ступенях.

Такие ступени называются ступенями давления.

Схема изменения параметров пара в многоступенчатой турбине

В многоступенчатой турбине давление пара от ступени к ступени уменьшается.

Скорость пара в каждой ступени изменяется в соответствии с принципом работы ступени.

По мере расширения пара его удельный объем увеличивается, что требует соответствующего увеличения площади проходного сечения сопел и рабочих лопаток.

Пар, поступающий к турбине, называется свежий (острый) пар.

Пар за турбиной называется отработанным паром.

54. Достоинства многоступенчатых турбин

Достоинства многоступенчатой турбины.

1. Большой располагаемый тепловой перепад турбины делится на сравнительно большое число ступеней, следовательно, тепловой перепад каждой ступени сравнительно мал и это позволяет спроектировать ступень при оптимальном , т. е. при максимальном КПД.

2. Так как тепловые перепады ступеней малы, то малы и скорости истечения, что приводит к увеличению высоты рабочих лопаток и снижению потерь при обтекании решеток.

Достоинства многоступенчатой турбины

3. Кинетическая энергия на выходе из ступени частично или полностью используется в следующей ступени.

- коэффициент использования энергии выходной скорости предыдущей ступени.

_{при условии, что ,}

Располагаемая энергия ступени многоступенчатой турбины

В связи с тем, что в ступени многоступенчатой турбины часть энергии выходной скорости используется в последующей ступени, эта часть не считается потерянной в данной ступени.

Поэтому для определения КПД ступени вводится понятие располагаемой энергии ступени Е₀.

Располагаемая энергия первой ступени турбины:

- доля энергии выходной скорости ступени, которая теряется.

Располагаемая энергия промежуточной ступени:

.

Располагаемая энергия последней ступени: .

Достоинства многоступенчатой турбины

1. В многоступенчатых турбинах имеет место эффект возврата теплоты, который заключается в том, что вследствие потерь в предыдущей ступени параметры перед следующей ступенью несколько возрастают, следовательно, возрастает и тепловой перепад этой ступени.

В результате сумма тепловых перепадов всех ступеней будет больше располагаемого теплового перепада турбины в целом.

Указанное увеличение теплового перепада турбины оценивается коэффициентом возврата теплоты α.

Достоинства многоступенчатой турбины

2. Возможность организации отборов пара между ступенями.

Отбираемый пар может использоваться для регенеративного подогрева питательной воды, либо для технологических целей. При этом термический КПД цикла увеличивается.

3. При большом числе ступеней в многоступенчатой турбине появляется возможность (и даже необходимость) разделить все ступени проточной части на несколько частей и каждую из них разместить в отдельных корпусах (цилиндрах) - многоступенчатая многокорпусная турбина.

Деление проточной части на цилиндры позволяет обеспечить вибрационную надежность валопровода турбины, а также позволяет выполнить каждый цилиндр из разных металлов, соответствующих параметрам пара.