68. Дополнительные потери в турбомашинах: от нестационарности, в зазорах, на трение о диски, на охлаждение, с выходной скоростью.

Дополнительные потери (во вращающихся решетках):

1) От радиальных течений газа в канале (из-за действия центробежных сил при вращении).

2) От нестационарности обтекания (каждой последующей решётки, расположенной за вращающейся; вызвана наличием вихревых дорожек за выходными кромками).

3) На охлаждение Т.

Термодинамические: ↓полезной работы Т при отводе части тепла в процессе расширения газа; охлаждение целесообразно тогда, когда позволяет ↑настолько, чтобы компенсировать влияние потерь и получить термодинамический эффект.

Газодинамические: потери, обусловленные конструктивными особенностями Т (более толстые лопатки, повышенная толщина выходной кромки, наличие на выходной кромке уступа для выхода охлаждающего воздуха и др.); ↑ξ_пр+ξ_вт (из-за ↑ξ_тр в неизотермическом пограничном слое, например, при внутреннем конвективном охлаждении); газодинамические потери, обусловленные выпуском охлаждающего воздуха в проточную часть и его смешением с основным газовым потоком, подтекание охлаждающего воздуха по уплотнениям системы подвода этого воздуха, утечки в тракте подвода охлаждающего воздуха.

69. Кпд турбомашин: адиабатный по параметрам торможения, адиабатный по статическим параметрам за турбиной/ступенью (мощностной), политропный.

КПД – отношение энергетических величин, определяющих полезный эффект ТМ и работу, затраченную (для К) / располагаемую (для Т) для получения этого эффекта.

Компрессор:

изоэнтропический (адиабатный) ,однозначно определяется при известныхи, поэтому КПД основной при доводке и проектировании К;, гдеζ – коэффициент потерь, α – коэффициент теплового сопротивления;

политропный , связан с показателем политропы и более правильно характеризует гидравлическое совершенство проточной части К, т.к. учитывает дополнительную работу в реальном (политропном) процессе, вызванную наличием работы гидросопротивления —:.

Турбина:

изоэнтропически , где– работа возвращённого тепла;

политропный ;

мощностной

69. Зависимость адиабатного и мощностного кпд от отношения u/c1.

Используя соотношения легко проанализировать изменение коэффициентов потерь энергии, а следовательно, и η_ςτ при изменении у _ст и ρ_ст. Анализ целесо­образно проводить не по параметру у*_ст (нагруженность), а по величине u_ср/с₁. Они связаны между собой простейшим соотношением

На рис. 4.17 приведена диаграмма изменения составляющих потерь энергии при изменении u_ср/с₁ и ρ_ст = const.

Горизонтальная линия с ординатой 1,0 соответствует (в относительных единицах) располагаемому теплоперепаду. Вели­чина ξ_СА не зависит от u_ср/с₁, и эти потери изображены в виде отрезка, отложенного вниз от линии с орди­натой 1,0.

Зависимость ξρκ от u_ср/с₁ при ρ_cr = const определяется изменением w₂/c₁. Для установления связи u_ср/с₁ с величинами (w₂/c₁ и c₂/c₁)рассмотрим серию планов скоростей ступеней, имеющих одинаковые значения c₁ и α₁ при различных u_ср (рис. 4.18).

На рис. 4.18, изображен план скоростей, который соот­ветствует малому значению u_ср/с₁. Величина w₁ в этом слу­чае близка к c₁. Поскольку зна­чение w2 определяется по уравнению то значение w2 велико. В этих случаях ξρκ имеет максимальное значение (см. рис. 4.17). По мере роста u_ср (см. рис. 4.18, б...г) w­₁ уменьшается. Соответственно снижается и w₂ Наименьшее зна­чение w₂ (а следовательно, и наименьшее значение ξρκ) будет достигнуто в том случае, если вектор w ₁ будет направлен по оси ступени (см. рис. 4.18, г), т.е. при .

Отложив вниз от ординаты 1,0 (см. рис. 4.17) отрезки, равные ξ_СА + ξ_РК получим кривую зависимости . Анализ её показывает, чтоη_{s ст min} имеет место при u_ср/с₁ = 0, а значение η_{s ст max} соответствует u_ср/с₁ = cos α₁.

Зависимость ξ_вых = f(u_ср/с₁) опре­деляется отношением (с₂/с₁). Из рисунка 4.18, а...г видно, что по мере роста u_ср/с₁ скорость с₂ вначале уменьшается, но потом, при больших u_ср/с₁, снова начинает расти. Величина ξ_{вых min} дос­тигается при такой форме треугольника скоростей, которая изо­бражена на рис. 4.18, в, т.е. при осевом выходе из ступени. При u_ср = 0 работа на валу турбины тоже равна нулю, т.е. 1 = ξ_СА + ξ_РК + ξ_вых. Таким образом, кривая выходит из точ­киη_ст = 0 при u_ср/с₁ = 0 и достигает максимума при u_ср/с₁, соответствующей примерно осевому выходу газового потока из сту­пени.