Реактивная ступень

В отличии от активной ступени, в реактивной ступени процесс преобразования потенциальной энергии в кинетическую происходит не только в соплах, но и на рабочих лопатках.

Механическая энергия создается как за счет кинетической энергии струи, натекающей на рабочие лопатки, так и за счет реактивного усилия, возникающего из-за расширения пара.

В реактивной ступени каналы сопловой решетки могут быть суживающимися или комбинированными, а каналы рабочей решетки – суживающимися

Понятие о степени реактивности ступени.

Степень реактивности ступени ρ - это отношение теплового перепада, сработанного в рабочих лопатках, к располагаемому тепловому перепаду ступени.

ρ= H₀₂ / H₀

.Для активной ступени: ρ=0

Для классической реактивной ступени: ρ=0,5

В современных турбинах чисто активные ступени не выполняются. Обычно выполняются ступени с небольшой степенью реактивности для увеличения степени конфузорности потока в каналах рабочих лопаток.

ρ=(0,1 0,15)

25. Изменение параметров и треугольники скоростей реактивной ступени.

Изменение параметров пара в реактивной ступени

Сопла раб. лоп.

Треугольники скоростей

Принципиальное отличие реактивной ступени от активной ступени и графики изменения параметров показаны ранее.

При ρ=0.5 профили сопловых и рабочих лопаток совершенно одинаковы. Такие профили называются конгруэнтными.

При ρ=0.5 треугольники скоростей реактивной ступени симметричны.

26. Процесс расширения пара в реактивной ступени в h-s диаграмме с учетом потерь в соплах и рабочих лопатках.

Процесс расширения пара в реактивной ступени.

- кинетическая энергия на входе в ступень.

- теоретический процесс расширения в соплах.

- действительный процесс расширения в соплах.

- кинетическая энергия на входе в РА.

- теоретический процесс расширения в рабочих лопатках.

- действительный процесс расширения в рабочих лопатках

- потеря энергии с выходной скоростью

27. Принцип действия и конструктивная схема двухвенечной ступени

Одним из реальных способов увеличения мощности является использование кинетической энергии выходной скорости.

За рабочими лопатками устанавливаются направляющие лопатки, а за ними второй ряд рабочих лопаток на этом же диске.

Такая ступень называется двух-венечной. Эта конструкция предложена в 1900 г. английским ученым Кёртисом и называется диск Кёртиса.

Двухвенечная ступень также называется ступенью скорости.

Принципиальная схема двухвенечной ступени

Конструкция двухвенечной ступени

Схема движения пара в двухвенечной ступени

Н аправляющая решетка неподвижна и предназначена для изменения направления движения пара.

В рабочих лопатках второго венца в механическую энергию преобразуется часть энергии выходной скорости после рабочих лопаток первого венца.

Вследствие этого, тепловой перепад такой ступени может быть увеличен по отношению к одновенечной ступени.

Общие потери энергии с выходной скоростью снижаются, т. е. КПД такой ступени сравнительно высокий. В целом, мощность ступени растет.

Число венцов рабочих лопаток может достигать 4.

Однако, в современных турбинах более 2 венцов не применяется.

28. Изменение параметров, треугольники скоростей двухвенечной ступени.

Изменение параметров пара в двухвенечной ступени:

Классическая двухвенечная ступень имеет реактивность .

Однако, при проектировании обычно вводится небольшая степень реакции: . Введение реактивности позволяет увеличить конфузорность потока и улучшить условия обтекания.

От венца к венцу реактивность увеличивается.

_{Например:} , , .

Треугольники скоростей двухвенечной ступени.

, - абсолютная скорость выхода пара из сопел и направляющих лопаток.

, - углы направления этих скоростей.

, - относительная скорость входа пара на рабочие лопатки первого и второго венцов.

, - углы направления этих скоростей.

29. Процесс расширения пара в h-s диаграмме в двухвенечной ступени при ρ>0 (без учета дополнительных потерь).

Процесс расширения пара в двухвенечной ступени в h,s – диаграмме.

.

30. Потери в ступени при обтекании решеток. Относительный лопаточный КПД одновенечной и двухвенечной ступеней.

_{Относительный лопаточный КПД двухвенечной ступени}

, где - располагаемая энергия.

Для одиночной ступени (с полной потерей энергии выходной скорости):

Работу можно записать через потери: