книги из ГПНТБ / Абрамов, В. И. Тепловой расчет турбин

метр ступени и другие геометрические характеристики решеток (углы на выходе, толщины кромок, шаг и т. п.).

По значению отношения скоростей на промежуточном режиме и высоте 1\ находят к. п. д. на лопатках ступени, затем вводятся со­ ответствующие поправки и учитываются дополнительные потери ступени.

Для второго (дросселированного) потока расход через частично открытый регулирующий клапан рассчитывают так же, как и для недросселированного потока, предварительно определив давление

Роп перед соплами этого сегмента.

Давление перед соплами частично открытого клапана

условии его полного открытия в режиме расчетного расхода пара

на турбину; р^п — давление перед соплами клапана второго потока на рассматриваемом режиме работы турбины при расходе пара через клапан G11; р 21 — давление в камере регулирующей ступени

на рассматриваемом промежуточном режиме; G” -— критический расход пара через сегмент сопл второго потока при давлении перед соплами, равном роп.

160

и на рис. 112 для расширяющихся сопл со сверхзвуковыми скоро­ стями в расчетном режиме.

По двум известным из трех величин е1; е0 и q по сетке расходов А. В. Щегляева всегда можно вычислить третью.

Рис. 111. Сетка расходов (по А. В. Щегляеву) для суживающихся сопл:

Далее по давлению перед соплами второго потока pin и давле­ нию в камере регулирующей ступени р 2 можно определить тепло-

перепад hi1для второго потока пара, а по теплоперепаду — к. п. д. т]ол и мощность P l \ развиваемую вторым потоком пара на ободе.

Рис. 112. Сетка расходов для расширяющихся сопл

Внутренняя мощность и внутренний к. п. д. ступени на про­ межуточном режиме определяют после расчета дополнительных

потерь ступени: на трение, на вентиляцию и краевых потерь. В связи с наличием в регулирующей ступени двух специфичных потоков— недросселированного и дросселированного при опреде­ лении дополнительных потерь имеются некоторые усложнения.

Так, например, формула (19) для расчета относительных по­ терь трения диска на частичных режимах не подходит, так как в этом случае возникает неопределенность в оценке средних между недросселированным и дросселированным потоками величин пло­ щади сопловых каналов хф и отношения Flt которые необходимо подставлять в эту формулу. Поэтому потери на трение в ступени на частичных режимах рациональнее определять через абсолют­ ную мощность по формуле (20).

Аналогично потери вентиляции следует вычислять через абсо­ лютную мощность

Рв = 14,ЗС ^(1 _ е)°,5 d ( J i ) 3

Следует обратить внимание на то, что степень парциальности в этой формуле представляет сумму степеней парциальности не­ дросселированного и дросселированного потоков, т. е. е = е, + еп .

Мощность краевых потерь следует определять отдельно для каждого недросселированного и дросселированного потока по формуле

где ёкР — относительные краевые потери для соответствующего потока ступени, определяемые по формуле (44) или (46); т ('> — число дуг подвода (число разомкнутых групп сопл) для недроссе­ лированного потока; для дросселированного потока это число равно единице; (/) — индекс, указывающий номер потока.

В формулы (44) и (46) при расчете краевых потерь на промежу­ точных режимах подставляют для недросселированного потока Хф, е1и т1 и для дросселированного Хф1, еп и т11 — 1.

Далее подсчитывают суммарную мощность краевых потерь ступени:

Дкр = Р кр Рцр-

Используя значения абсолютной мощности дополнительных потерь, можно найти внутреннюю мощность регулирующей сту­ пени на частичных режимах:

Внутренний к. п. д. ступени

162

Таким образом, находят внутренний относительный к. п. д. и внутреннюю мощность ступени. Состояние пара перед следующей

давлений е = pJPoi и скоростей хф ступени. При этом по кривым для типовой ступени (см. рис. 15) или по формуле (7), зная хф и е на промежуточном режиме, определяют степень реакции рт для типовой ступени. Затем подсчитывают величину Ар, связанную с с отклонением отношения площадей рассчитываемой ступени от отношения площадей (FJF1)T = 1,75 для типовой ступени по формуле (8).

При этом в формулу (8) подставляют разность эффективных от­ ношений площадей А/ рассчитываемой и типовой ступеней с учетом

с большими отклонениями от типовых. В частности таким способом нельзя рассчитывать последние ступени турбины с малыми отно­ шениями dll. Эти ступени можно рассчитывать по треугольникам скоростей на среднем диаметре. При этом расчет ведется «сверху», так же как и по модельным ступеням.

При построении треугольников скоростей следует задаться степенью реакции и добиться совпадения расчетного расхода по уравнению неразрывности для сопловой и рабочей решеток. Коэф­ фициенты расхода и коэффициенты скоростей можно принимать в зависимости от угла натекания потока а 0 и и от режима тече­ ния по числу М и Re в соответствии с заводскими данными проду­ вок профилей или по атласу профилей [1 ]. Прежде чем выполнять детальный расчет на промежуточный режим всех ступеней отсека, необходимо сделать конструктивный расчет регулирующей ступени этого отсека.

Ниже приведены основные данные конструктивного расчета регулирующей ступени.

164

в гл. II.

Расчет на промежуточный режим всех ступеней отсека при ча­ стичном расходе пара G = 18,15 кг/с и неизменных давлениях

Для расчета на переменный режим использованы кривые зави­

симости к. п. д. г|ол на ободе от отношения скоростей хф при раз­ личных высотах лопаток, показанные на рис. 114 и получен­ ные экстраполяционной оценкой основных кривых к. п. д. (рис. 12).

166

11. Расчет на промежуточном реж име работы отсека турбины

167

Переменный режим ступеней большой веерности

Анализ причин поломок лопаток большой веерности и, в частности, лопаток последних ступеней мощных конденсационных турбин указывает, что на режимах с малым объемным пропуском рабочего тела иногда наблюдается увеличение изгибных напряжений. Опытные исследования показали, что при уменьшении объемного пропуска газа сначала в корневой, а при дальнейшем снижении Gi>2 в периферийной зоне рабочей лопатки последней ступени возникают отрыв потока и возвратно-вихревые течения (рис. 115). На некоторых режимах зона возвратно-вихревых токов у корня занимает около 0,4 высоты рабочих лопаток. Поэтому методика рас­ чета переменного режима ступеней большой веерности должна обес­ печивать:

а) возможность определения объемного пропуска рабочего тела, при котором в корневой зоне рабочей лопатки возникает от­ рыв потока от втулки (Gh2)otp;

б) возможность определения величины отрывной зоны при

Gv2 < (G u2)otp;

168

в) достаточную степень точности при расчете распределения скоростей, углов потока и т. п. за сопловой и рабочей решетками как при малых Gv2 < (Gv2)0тр (т- е- при наличии отрыва), так и при больших объемных пропусках газа.

Исследования пока не позволяют установить критерий возник­ новения отрывного течения, вследствие чего требуется ввести неко­ торые предположения, например, что при отсутствии отрыва по­ тока у втулки и периферийного обвода ступени кривизна линий тока на перемен­ ном и на расчетном режимах отличаются незначительно. Это предположение дает возможность применить для анализа из­ менения параметров в элементарных струйках тока аппарат одномерной тео­ рии, который используется в ступенях малой веерности. В частности, изменение степени реактивности можно считать функцией изменения лишь таких парамет­

ров, как Хф, е и Re. Таким образом, при отсутствии отрыва потока высота элемен­ тарных струек за сопловой и рабочей ре­

(Ар)е и (Ap)Re — изменение степени реактивности вследствие изме­ нения соответственно отношения скоростей хф, перепада ичисел Re.

Изменение степени реактивности (Ар)* с достаточной точностью описывается формулой [16]

в данном сечении ступени; Ахф — хф0— хф— изменение отно­ шения скоростей.

Коэффициенты k lt k 2 зависят от хф0, р0 и угла выхода потока из сопла!. Так как значения хф0, р0 и а х на расчетном режиме одно­

женно представить в функции параметра |310 (рис. 116). С прибли­ жением угла р10 входа потока в рабочую лопатку к 90° коэффициент

169