- •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. Кинематика рабочей среды в радиальных турбинных ступенях
Рассмотрим процесс преобразования энергии в радиальной турбинной ступени. Для конкретности будем рассматривать центростремительную ступень, хотя все выводы и расчетные формулы справедливы и для центробежной ступени.
Принципиальная конструктивная схема такой ступени показана на рис. 64. Пар подводится к неподвижному сопловому аппарату, закрепленному на корпусе турбины, и затем поступает на рабочие лопатки, закрепленные на диске параллельно оси турбины. На рис. 65 показано сечение ступени плоскостью, нормальной оси турбины, и треугольники скоростей.
Вотличие от осевой ступени, где в качестве одного из основных размеров рассматривается средний диаметр ступени, в радиальной ступени следует различать:
- диаметр входных кромок сопел (направляющих лопаток);
- диаметр выходных кромок сопел (направляющих лопаток);
- диаметр входных кромок рабочих лопаток;
- диаметр выходных кромок рабочих лопаток.
Прочие основные геометрические размеры радиальной и осевой ступеней соответствуют друг другу:
- хорда профиля направляющей и рабочей решеток;
- ширина направляющей и рабочей решеток;
- высота сопел и рабочих лопаток;
- осевой и радиальные зазоры.
Для определения могут быть записаны очевидные равенства:
(2.9.1)
(2.9.2)
При необходимости различают высоту входных () и выходных () кромок каждой решетки.
В качестве среднего диаметра направляющего и рабочего венцов будем рассматривать диаметр окружности, проведенной через середину ширины венца
(2.9.3)
(2.9.4)
Развертывая окружность и на плоскость (т.е. принимая и ), переходим к обычной схеме элементарной турбинной ступени (§ 2.1). Из этой схемы определяем:
Шаг решетки t, угол установки профилей , а также углы потока, определяющие форму треугольников скоростей (§ 2.1).
Построение процесса в диаграмме h-s для радиальной ступени ничем не отличается от подобного построения для осевой ступени (рис.15, 16, 17).
Расход пара, теоретические и действительные скорости потока, коэффициенты скорости и потерь кинетической энергии, степень реакции и другие характеристики полностью идентичны соответствующим понятиям для осевой ступени.
Расход пара, теоретические и действительные скорости потока, коэффициенты скорости и потерь кинетической энергии, степень реакции и другие характеристики полностью идентичны соответствующим понятиям для осевой ступени.
Существенное различие между радиальной и осевой ступенями начинает проявляться при рассмотрении процесса течения пара через каналы рабочих лопаток.
В обоих случаях анализ движения пара в рабочих лопатках связан с переходом к относительному движению пара , т.е. к вращающейся системе координат.
В общем случае уравнение энергии для этой системы координат, при условии, что потери энергии отсутствуют, может быть записано в виде:
(2.9.5)
где: скорости пара на входе и на выходе из решетки.
Индекс t при скорости w показывает, что рассматривается теоретический процесс, без учета потерь энергии;
hd, hst – энтальпии пара на входе в решетку и выходе из нее, в конце адиабаты расширения.