- •Оглавление
- •Раздел 1. Теория турбинных ступеней.
- •Цель, задачи, предмет изучения и основное содержание дисциплины «стд. Судовые турбомашины», ее роль и место в системе подготовки специалиста в соответствии с требованиями гос впо и кт
- •Назначение паровой турбины( турбомашины) и ее особенности как теплового двигателя. Принцип действия пт
- •Классификация паровых турбин судовых энергетических установок
- •А). Основные уравнения парового потока в турбине
- •1. Геометрические характеристики турбинной ступени
- •2. Понятие об элементарной плоской турбинной ступени. Геометрические характеристики турбинной решетки.
- •3. Преобразование энергии пара в активной и реактивной турбинных ступенях
- •1. Определение скорости выхода пара из каналов направляющего аппарата и рабочей решетки.
- •1.1. Определение скорости выхода пара из каналов рабочей решетки
- •1.3. Понятие о степени реакции
- •2.1 Влияние косого среза на работу решетки
- •2.2. Расход пара через решетку. Определение высоты лопаток
- •1. Физическая сущность потерь кинетической энергии пара
- •2. Аэродинамические характеристики решеток и их определение
- •Б). Влияние числа Маха на потери энергии
- •3. Влияние конструктивных факторов на потери энергии
- •1. Силовое воздействие потока пара на рабочие лопатки
- •2. Работа на окружности турбинной ступени
- •3. Общее выражение для кпд на окружности турбинной ступени
- •1. Определение и состав внутренних потерь
- •2. Общая характеристика потерь на протечки через зазоры
- •3.Потери на протечки через зазоры в реактивной и активной турбинных ступенях
- •1. Внутренние потери энергии в активной турбинной ступени
- •2. Потери энергии от влажности пара и неучтенные потери
- •3. Внутренняя работа и внутренний кпд турбинной ступени
- •1. Применение радиальных турбинных ступеней в турбомашинах
- •2. Кинематика рабочей среды в радиальных турбинных ступенях
- •Очевидно, что
- •3. Силовое воздействие потока рабочей среды в радиальных турбинных ступенях
- •1. Методы и задачи теплового расчета, исходные данные
- •Давление пара за турбинной ступенью р1.
- •Адиабатный перепад на турбинную ступень:
- •Располагаемый теплоперепад на турбинную ступень
- •Б). Определение формы межлопаточных каналов направляющих решеток
- •3. Оценка основных геометрических размеров ступени
- •1. Расчет направляющего аппарата
- •В). Расчет потерь энергии в направляющей решетке
- •Д). Построение входного треугольника скоростей
- •Особенности расчета рабочих лопаток
- •Б). Определение угла выхода пара из рабочей решетки
- •Д). Расчет потерь энергии в рабочей решетке
- •Расчет внутреннего кпд и внутренней мощности турбинной ступени
- •1. Принцип действия и устройство колес со ступенями скорости
- •2. Треугольники скоростей колеса с двумя ступенями скорости
- •3. Процесс в диаграмме h-s для колеса с двумя ступенями скорости
- •1. Работа и кпд на окружности двухвенечного колеса скорости
- •2. Область применения колес со ступенями скорости
- •1. Принципиальное устройство многоступенчатых паровых турбин
- •2. Процесс в диаграмме h-s для многоступенчатой паровой турбины
- •3. Понятие о возвращенном тепле. Связь между кпд многоступенчатой паровой турбины и кпд ее ступеней
- •1. Понятие об использовании выходной энергии мспт
- •2. Коэффициент использования выходной энергии
- •3. Процесс в диаграмме h-s при использовании выходной энергии
- •1. Эффективный кпд гтза и валопровода
- •2. Удельный и секундный расходы пара
- •3. Характеристика многоступенчатой паровой турбины
- •1. Определение осевого усилия, действующего на ротор многоступенчатой паровой турбины
- •2. Принцип действия думмиса и определение диаметра разгрузочного поршня
- •3. Осевые усилия, действующие на ротор многоступенчатой паровой турбины при работе на задний ход
2. Аэродинамические характеристики решеток и их определение
а). Влияние числа Рейнольдса на потери энергии
Число Рейнольдса учитывает влияние вязкости пара на величину потерь кинетической энергии, которая проявляется в основном в пограничном слое.
Для определения числа Рейнольдса для турбинной решетки за характерный размер принимается хорда профиля , а за характерную скорость – скорости на выходе из решеткиС1 (W2). Таким образом, для направляющей (сопловой) решетки:
(.4.1)
Для рабочей решетки:
(.4.2)
где: ν – кинематическая вязкость пара.
Характер влияния числаRе на потери энергии в решетке иллюстрируются графиком рис.32. При малых числах Rе потери существенно зависят от числа Rе; по мере роста Rе это влияние снижается, и, начиная с некоторого значения Rе, коэффициент потерь перестает зависеть от числа Rе. Диапазон числа Rе, в котором потери не зависят от числа Rе, называют автомодельной по Rе областью.
Определение границы автомодельной области носит в известной степени условный характер, т.к. эта граница зависит от формы профиля, шероховатости его поверхности и других факторов. Для большинства турбинных профилей при Rе>3–6·105 потери энергии перестают существенно зависеть от Rе.
Совершенно очевидно, что опытное определение коэффициента потерь должно производиться в автомодельной по Rе области. В этом случае определенный на модельной решетке коэффициент потерь ζ может быть непосредственно перенесен на геометрически подобную решетку, если она также работает в автомодельной по Rе области. Если же натурная решетка работает не в автомодельной по Rе области, то влияние числа Rе следует учесть поправочным коэффициентом. Тогда формула, определяющая коэффициент потерь в натурной решетке, может быть записана в таком виде:
(4.3)
где ζ0 и ζк – коэффициенты профильных и концевых потерь модельной решетки, определяемые опытным путем в автомодельной по Rе области;
–коэффициент, учитывающий влияние числа Rе.
Одновременно с учетом числа Rе целесообразно этим же коэффициентом учитывать влияние шероховатости поверхности профиля, т.к. шероховатость профилей модельной и натурной решеток может оказаться неодинаковой. В качестве параметра, характеризующего шероховатость поверхности профиля обычно рассматривают отношение высоты «бугорков шероховатости» к к хорде профиля в; это будем называть относительной шероховатостью :
(.4.4)
Шероховатость поверхности профиля только в том случае оказывает существенное влияние на потери энергии, если высота бугорков шероховатости соизмерима с толщиной пограничного слоя. Это может быть либо при очень большой шероховатости(плохо обработанные или сильно изношенные лопатки), либо при очень малых толщинах пограничного слоя (большие числаRе).
Для оценки относительной шероховатости можно привести следующие сведения:
к=(1÷2)·10-6 м – для шлифованных и полированных поверхностей, такие поверхности используются у корабельных турбин;
к=(1,5÷2,5)·10-5 м – для обычных фрезерованных и тянутых лопаток;
к=6·10-5 м – для сильно заржавленных лопаток.
Таким образом, в общем случае:
= f (Rе, ) (.4.5)