- •1. Общие сведения о турбомашинах
- •Основные уравнения рабочего тела
- •2.1 Поток рабочего тела в турбине
- •2.2 Уравнение неразрывности
- •2.3 Уравнение закона сохранения энергии
- •2.4 Полные параметры рабочего тела.
- •2.5 Скорость истечения рабочей среды
- •2.6 Расход рабочей среды при изоэнтропийном течении. Критические параметры. Форма сопловых и рабочих каналов.
- •2.7 Понятие о законе обращения воздействия.
- •Геометрические характеристики осевой турбиной ступени.
- •Изоэнтропийное течете газа в каналах турбомашин
- •5. Действительный процесс течения рабочей среди.
- •6. Расширение газа в каналах, образованных решеткой профилей.
- •7. Расширение рабочего тела в косом срезе лопаточного канала.
- •Обтекание газом решетки лопаток.
- •Потери энергии в турбинных решетках.
- •9.1 Профильные потери энергии.
- •9.1.1 Потери от трения в пограничном слое.
- •9.1.2 Потери от срыва пограничного слоя.
- •9.1.3 Кромочные потери.
- •9.1.4 Волновые потери.
- •9.2 Концевые потри энергии.
- •9.3 Потери энергии от взаимодействия решеток и нестационарности потока.
- •Влияние геометрических параметров решетки на ее кпд.
- •Определение геометрических размеров турбинных решеток.
- •Располагаемая энергия турбинной ступени.
- •Силовое воздействие потока на рабочие лопатки.
- •14. Действительная работа на окружности колеса.
- •Окружной кпд осевой турбинной ступени.
- •16. Движение рабочей среды в ступенях с относительно высокими (длинными) лопатками.
- •17. Профилирование относительно высоких (длинных) лопаток.
- •18. Внутренние потери энергии.
- •18.1 Потери от трения диска.
- •18.2 Потери, вызванные парциальностью ступени.
- •18.3 Потери от утечки газа через радиальные зазоры лопаток.
- •18.4 Потери от влажности.
- •Внутренняя мощность и внутренний кпд ступени.
18.3 Потери от утечки газа через радиальные зазоры лопаток.
В многоступенчатых турбинах по внутреннему диаметру сопловых лопаток всегда имеется зазор, через который перетекает газ под действием разности давлений по обе стороны сопловой решетки.
Расход газа через лабиринт соплового аппарата можно определить по формуле
, (18.4)
где Sл - площадь проходного сечения лабиринта;
z - число лабиринтов;
μл - коэффициент расхода.
Потери от утечки газа
, (18.5)
где Gc - расход газа через сопловой аппарат.
Выражая Gc и Gyт через параметры потока получим
, (18.6)
где относительная величина радиального зазора;
- относительный диаметр лабиринтного уплотнения.
Уравнение (18.6) получено при условии, что количество газа Gyт не совершает работу за счет расширения на рабочих лопатках.
В ступени с обандаженными рабочими лопатками радиальный зазор мало влияет на характер потока, протекающего через каналы рабочего колеса и потеря от зазора обусловливается в основном утечкой газа.
Утечка Gут зависит от степени реактивности на периферии и относительной величины зазора.
При радиальном уплотнении лабиринтового типа утечку можно определить по полуэмпирической формуле
, (18.7)
где k1 - коэффициент, вычисляемый по формуле
где - относительная площадь зазора у бандажа;
перекрыша рабочей лопатки у периферии, мм;
- величина зазора;
z - число лабиринтов;
ρп - реактивность ступени на периферийном диаметре.
Установка бандажа на рабочих лопатках существенно снижает утечки рабочего тела через радиальный зазор, улучшает аэродинамику обтекания периферийных участков рабочих лопаток, исключает перетечки между соседними межлопаточными каналами.
Применение бандажа важно для турбин высокого давления и малых размеров. Из соображения прочности лопаток не всегда можно применять бандаж, особенно в газовых турбинах.
Для безбандажных турбинных ступеней потери энергии от протечек через радиальные зазоры закрученных рабочих аппаратов можно определить по формуле В.К.Гребнева
, (18.8)
где относительная площадь радиального зазора.
18.4 Потери от влажности.
Рабочий аппарат последних ступеней паровых турбин низкого давления отличается конденсацией пара в процессе расширения. Потери энергии от влажности вызываются: затратами на разгон капель и пленки на поверхностях межлопаточных каналов, на дробление пленки, потерей от переохлаждение пара, возмущениями потока движущимися в нем каплями; искажением формы лопаточных профилей вследствие эрозии.
Потери от влажности можно определить по формуле Церковича, полученной опытным путем
, (18.9)
где Кх=Х; х=(1/2)(Хо+Х2) - средняя сухость пара в ступени.
По формуле (18.9) каждый 1% средней влажности пара снижает внутренний КПД примерно на 1%.
С повышением влажности перепад степени реактивности вдоль радиуса практически не изменяется, но реактивность у корня и у периферии, а следовательно, и средняя реактивность в этом случае возрастают. Увеличение реактивности можно объяснить тем, что из-за влаги уменьшается скорость С1 на выходе из сопла, в результате чего увеличивается β1 и снижается W1. Вместе с тем нужна добавочная энергия на движение влаги в колесе в переносном движении и радиально относительно колеса, а также для компенсации добавочных потерь кинетической энергии, вызываемых присутствием влаги. Все это увеличивает реактивность.