Втрати

Класифікація втрат в парових турбінах

Загальна величина втрати в паровій турбіні визначається різницею між ідеальною потужністю і дійсною на валу турбіни:

, кВт.

Всі втрати, які виникають в дійсній паровій турбіні, можна розділити на дві групи:

1. Втрати внутрішні, тобто втрати, які впливають на зміну стану робочого тіла при його розширенні в турбіні;

2. Втрати зовнішні, тобто втрати, які не впливають на зміну стану робочого тіла при його розширенні в турбіні.

До першої групи втрат можна віднести:

Втрату в клапанах; втрату в соплах (направлених лопатках); втрату на робочих лопатках; втрату з вихідною швидкістю; втрату на тертя і вентиляцію; втрату через внутрішні зазори; втрату від вологості пари; втрату у вихлопному патрубку.

До другої групи втрат відносяться:

Механічні втрати; втрати від перетоків через кінцеві ущільнення валу.

Внутрішні втрати

Втрати в клапанах

Пара, яка поступає в турбіну, повинна пройти через запірні і регулюючі органи, які встановлені перед турбіною: головний стопорний клапан і регулюючий клапан.

Стопорний і регулюючий клапан відносяться безпосередньо до турбіни і складають одну з її конструктивних частин.

Таким чином, стан свіжої пари перед турбіною характеризується станом її перед стопорним клапаном.

Протікання пари через стопорний і регулюючий клапан здійснюється втрата тиску, тобто зв’язано з дроселюванням пари. При дроселюванні .

Внаслідок початкового дроселювання наявний теплоперепад в турбіні зменшується, тобто появляється втрата тепла від дроселювання .

Величина втрати тиску від дроселювання при повністю відкритих клапанах може складати до 5% тиску свіжої пари.

В сучасних парових турбінах втрати тиску доходять до 3% від і нижче.

При розрахунках рекомендується приймати втрату тиску від дроселювання в межах:

.

Втрата в соплах або направлених лопатках

Втрата кінетичної енергії в соплах виникає при обтіканні профілів за рахунок втрат при поступленні робочого тіла в сопла, тертя частинок об стінку сопел, повороту струї, наростання пограничного шару, вихрові рухи, кінцеві втрати в торцевих стінках.

Втрата швидкості витікання враховується швидкісним коефіцієнтом . Величина , як показали досліди, в основному залежить від розмірів соплового каналу (довжини, висоти і радіуса кривизни), стану поверхні стінок сопла, швидкості робочого тіла, від форми каналу і т.д.

Втрата на робочих лопатках

Загальна втрата на робочих лопатках обумовлюється рядом окремих факторів.

Сумарна втрата енергії на лопатках враховується швидкісним коефіцієнтом .

Ця загальна втрата складається з наступних втрат:

1. Кромочні втрати: Пара на виході із сопел поступає в кільцевий між лопатковий зазор. Із сопел пара виходить у вигляді окремих струйок. Ці струйки, залишаючи перегородки сопел, утворюють суцільний потік за рахунок утворення вихрових рухів. Таким чином, виникають втрати із-за вихрового руху пари за вихідними кромками соплових лопаток, які називаються кромочними втратами.

2. Втрата через зазор: Для любої конструкції лопаткового вінця не уникнути часткове підсмоктування або перетоку пари через зазор, що викликає втрату енергії. Для уловлення струї при вході на робочі лопатки висота їх виконується більше вихідної висоти сопел. Внаслідок незаповнення січення лопаток в активній ступені утворюється мертва зона біля стиків лопатки з бандажом і диском, що приводить до підсмоктування пари із навколишнього диск простора в напрямку, показаному стрілками (а). Від’ємний вплив підсмоктування може бути зменшено застосуванням ущільнень зазорів і введення реакції.

Однак збільшення реакції на лопатках приведе до зворотньої течії пари через радіальний зазор між бандажом лопаток і корпусом турбіни, тобто до появи втрат від перетоків.

3. Втрата від тертя струї об поверхню лопаток: Рух потоку через лопатковий канал супроводжується тертям, на подолання якого затрачується енергія.

Втрата від тертя залежить від довжини шляху потоку.

4. Втрати кінцеві від повороту струї: Потік пари, який протікає через канали турбінної решітки з кінцевими розмірами по її висоті, володіє градієнтом тиску як в поперечному січенні потоку, так і по його висоті. При цих умовах виникають вторинні течії, які викликають додаткові втрати енергії.

Втрата від повороту струї залежить від кута повороту По мірі збільшення кута , тобто зменшення кутів і . Ця втрата сильно зростає і являється самою значною із перелічених втрат.

5. Втрата від перекриші: Перекриша лопаток, тобто різниця між і , збільшує нерівномірність потоку на вході в лопатки, як правило, приводить до збільшення товщини пограничного шару і відповідному підвищенню втрат.

Сумарна втрата, яка виникає від розглянутих вище факторів, залежить також і від швидкості пари , реакції на лопатках і їх висоти.

Всі фактори, які впливають на втрати в лопатках, враховується швидкісним коефіцієнтом .