5. Основные параметры ступени турбины Геометрические параметры

В ступени турбины различают:

 наружный D_т и внут­ренний D_вт диаметры проточной части на выходе из ступени;

 средний диаметр проточной части, определяемый обычно не как среднее геометрическое (как в осевых компрессорах), а как среднее арифметическое значений D_вт и D_т, т.е. D_ср = 0,5(D_т+ D_вт);

 относительный диаметр втулки , равный обычно от 0,8— 0,85 в первых ступенях многоступенчатых турбин до 0,6—0,55 в по­следних ступенях;

 высоту лопаток (на выходе из венца) , удлинение , где b – хорда лопаток венца, и относительную высоту лопаток .

Увеличение удлинения приводит к снижению массы ступени и, как правило, к повышению ее КПД. Но при этом возрастают изгибные и вибрационные напряжения в лопатках. Удлинения рабочих лопаток находятся обычно в пределах 2—5 в зависимости от места расположения ступени в турбине и ее назна­чения и в последних ступенях могут достигать 7—8. Удлинения соп­ловых лопаток обычно меньше, чем у рабочих лопаток.

Газодинамические параметры

Основными газодинамическими параметрами ступени турбины являются: степень понижения давления, адиабатная работа расширения газа, КПД ступени и степень реактивности.

Степенью понижения давления в ступени турбины называется отношение полного давления на входе в СА к статическому давлению на выходе из РК

.

В ряде случаев оказывается необходимым рассматривать также степень понижения давления в параметрах заторможенного потока

Значения в турбинах ГТД существенно превышают те, которые имеются (в среднем) в ступенях осевых компрессоров, и обычно составляют 1,6 … 2,5, но могут достигать 3,0 … 3,5 и более..

Адиабатная работа расширения газа в ступени , называемая также располагае­мым теплоперепадом Н (см. рис. 6.5), может быть определена из совместного рассмотрения обобщенного уравнения Бернулли для адиабатного процесса расширения газа в ступени 0^*—2_ад и соответствующего уравнения сохранения энергии для ступени.

Согласно уравнению Бернулли для потока газа в адиабатном процессе 0 -2_ад, протекающем без потерь, работа , которая отводится от вала ступени , равна

, (так как ).

Но согласно уравнению сохранения энергии в этом случае

.

Отсюда

, (6.4)

где с_р  среднее значение теплоемкости газа в процессе расшире­ния. 0^*—2_ад . Заменив здесь с_р через соответствующий показатель адиабаты k_г и газовую посто­янную R_г , будем иметь

, (6.5)

где  степень понижения температуры газа в процессе. 0^*—2_ад .

Аналогично в параметрах заторможенного потока (см. рис.6.5)

, (6.6)

где .

Между Н и Н^* существует очевидная связь

Н^* = Н – 0,5 . (6.7)

Действительным теплоперепадом h (cм. Рис. 6.5) называется падение энтальпии газа в ступени в реальном процессе расширения

. (6.8)

Т.е. согласно уравнению сохранения энергии для неохлаждаемой ступени турбины

.(6.9)

Аналогично в параметрах заторможенного потока

, (6.10)

где h^* = h – 0,5 .