Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Копия Кратк Консп для бак ч 1Гл 1-4 Раб проц д.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
1.48 Mб
Скачать

3.2.2 Процесс расширения в турбине в t-s диаграмме

Особенности представления энергии в Т-S диаграмме были отмечены при рассмотрении процесса сжатия в компрессоре, поэтому перейдём непосредственно к анализу процесса расширения в турбине, в начале приняв, что отсутствует теплообмен с внешней средой и нет разницы в скоростях потока на входе и выходе из турбины.

а) Qq =0; Сгт . В этом случае обозначим теоретическую работу Lтu =Lтuх , тогда уравнение энергии в механической форме будет иметь вид:

Lтuхтг dР/r - Lr , а в тепловой форме Lтuхргт). (3.28)

Графически этот вариант представлен на рис. 3.10.

Рис. 3.10

Запишем эту работу в виде разности работ в изобарических процессах Pт =соnst от температуры 0 до Тг и Рт =const от температуры 0 до Тт:

Lтuхрг-0)- (Тт -0). (3.29)

б) Qq ¹0; Сгт;

Этот случай имеет практическое значение, особенно в случае охлаждения лопаток турбины, а также в связи с отводом значительного количества тепла через корпус, в диск и т.д.

Процесс расширения в турбине в этом случае представлен на рис.3.11.

При отводе тепла политропа расширения пройдёт левее той, которая соответствует случаю Qq =0; Сгт, т.е. пойдёт из точки Г в точку Т .

Рис. 3.11

Отведённому теплу Qq , соответствует площадь Г-Т-8-9-Т-Г, т.е. части тепла потерь и возвращенного тепла.

в) Qq =0; Сг ¹Ст.

В данном случае процесс расширения, представленный на рис.3.12, рассматривается в заторможенных параметрах от точки Г* на изобаре Рг*=const в точку Т*=const на изобаре Рт*,

Тогда Lтрг*т*)~пл.Г*-5*-3*-1-Т*, (3.32)

Рис.3.12

т.е. также как изображалась Lтux, только между изобарами, соответствующими давлениям торможения на входе и выходе из турбины.

Lnu= ònu dH|r - (Cu2 - Cn2)|2 + LR (3.33)

Представление процесса расширения в турбине имеет те же условности, что и в компрессоре.

3.2.3 Изображение процесса расширения в турбине

в i-S диаграмме

Изображение процесса расширения в турбине в I-S диаграмме широко распространено, т.к. даёт возможность проще, чем в других диаграммах отражать и анализировать влияние основных факторов на работу турбины.

а) На рис.3.13 показан процесс расширения в турбине в I-S диаграмме в случае, когда Qq =0; Сгт.

В этой диаграмме тепло, соответствующее различным составляющим уравнения энергии отображается отрезками. В частности, Нтх=iг-iт ; Нтs= iг-iтs, а разность (Нтsтх) = (Lr-DL) = Lr отображается отрезком (iт-iтs).

В этом состоит основное объяснение широкого распространения I-S диаграмм в теории турбин.

б) Qq =0; Сг¹Ст. Этот случай изображен на рис.3.14.

Рис.3.14

В этом случае процесс расширения в турбине изображается в заторможенных параметрах и наиболее полно отражает члены уравнения энергии.

Lтрг*т*) = iг*-iт*. (3.34)

Можно записать выражение для Lтх: Lтхрг*т*)+(Ст)2/2, тогда

Lтх= Срг*т) = iг*-iт.

Отрезок (iт*-iт) ~ (Ст)2/2 .

Он отражает потери с выходной скоростью. Это даёт наглядное представление о том, что выходная скорость с точки зрения работы турбины, является потерянной энергией.

Приведённые выше иллюстрации изображения процессов в компрессорах и турбинах на термодинамических диаграммах показывают, что:

1. энергия и отдельные её составляющие могут быть наглядно показаны;

2. размерное представление элементов уравнения энергии позволяет планиметрированием площадей (на Р-V и Т-S), или измерением отрезков (на I-S) диаграммах численно определить вклад отдельных элементов в процессе преобразования энергии в лопаточной машине и вычислить коэффициент полезного действия.

  1. с помощью диаграммы могут быть найдены конечные параметры на выходе из лопаточной машины, в том числе с учетом переменного значения показателей политропы или изоэнтропы.