- •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
1. Применение радиальных турбинных ступеней в турбомашинах
Наряду с осевыми турбинами, в которых общее направление потока пара достаточно близко совпадает с направлением оси турбины, некоторое распространение получили радиальные турбины, в которых течение пара происходит в плоскости вращения рабочего колеса турбины.
На рис.61 показана схема радиальной турбины Юнгстрем с общим направлением движения пара от центра к периферии. Она состоит из двух дисков 3 и 4 насаженных на концы отдельных независимых валов 5 и 6, вращающихся в противоположные стороны. Лопатки 1 и 2 закреплены в дисках последовательными кольцевыми рядами перпендикулярно плоскости дисков. Венцы лопаток одного диска входят в промежутки между венцами другого, благодаря этому каждый венец лопаток одновременно является рабочим для своего диска и направляющим для другого.
Таким образом, при вращении дисков в разные стороны с равной частотой скорость рабочей лопатки относительно направляющей получается вдва раза большей, чем в нормальной конструкции с неподвижными направляющими лопатками. Это дает возможность выполнить турбину с числом ступеней, приблизительно в два раза меньшим, чем у нормальной реактивной турбины, вследствие чего турбина Юнгстрем получается весьма компактной, а осевые размеры радиальной турбинной ступени могут быть существенно сокращены по сравнению с обычной осевой ступенью. Радиальный поток пара от центра к периферии дает еще следующее преимущество: корпус турбины омывается только отработавшим паром, имеющим низкую температуру, и поэтому он может быть выполнен легким; отпадает надобность и в изоляции турбины, только впускной паропровод и стопорный клапан должны иметь изоляцию. В этом основные преимущества радиальных ступеней.
Наряду с радиальными центробежными турбинами (рис.61) имеются и радиальные центростремительные турбины, у которых пар протекает от периферии к центру (рис.62).
Если поток пара на выходе из радиальной ступени далее поступает на другие ступени и имеет направление вдоль оси турбины, то такие турбины называются радиально – осевыми турбинами. В отличие от турбин Юнгстрем, радиальная турбинная ступень с такой схемой имеет неподвижные направляющие аппараты (рис.63).
Однако, в отличие от осевых ступеней, где действие центробежных сил на рабочие лопатки приводит к их растяжению, в радиальной ступени центробежные силы вызывают изгибающие напряжения в рабочих лопатках. Таким образом, рабочие лопатки радиальной ступни испытывают изгибающие напряжения, как от динамического воздействия струи пара, так и от центробежных сил.
Изгибающий момент, создаваемый центробежными силами, определяются окружной скоростью и размерами лопаток. Поэтому допустимые окружные скорости в радиальных ступенях существенно ниже, чем в осевых, а высота лопаток не может быть большой. В связи с этим радиальные турбины могут найти применение в тех случаях, когда объемные расходы пара невелики, т.е. при относительно высоких параметра пара, при небольшой мощности агрегата или при малых окружных скоростях.
В отечественной корабельной энергетике такие радиальные турбины в чистом виде не нашли своего применения, однако они используются на электростанциях в качестве приводов электрических генераторов (рис.62), при этом в эксплуатации они не менее надежны, чем турбины осевого типа и несмотря на большие утечки пара через лабиринтовые уплотнения, достаточно экономичны.
Иногда радиальные ступени применяются в качестве первой ступени у двухпроточных турбин. Целесообразность применения радиальных ступеней обуславливается несколько меньшими их осевыми размерами по сравнению с осевыми ступенями, что особенно важно для двухпроточных турбин. Турбина переднего хода ГТЗА – 653 имеет в качестве первой ступени активную радиальную ступень.