Давление пара за турбинной ступенью р1.

Расход пара через турбинную ступень G.

Угол выхода пара из сопел направляющей решетки α₁.

Степень реакции турбинной ступени ρ.

Кроме указанных параметров, при расчете должны быть назначены конструктивные размеры венца – средний диаметр D, ширина направляющей Вd и рабочей Вs решеток, а также степень впуска ε.

2. Выбор основных характеристик ступени

а). Определение параметров адиабатного расширения пара в турбинной ступени

Расчет турбинной ступени начинают с построения в диаграмме h-s теоретического (без учета потерь энергии) процесса расширения пара в ней (рис.66). Этот процесс изобразится на диаграмме h-s отрезком адиабаты A₀A_1t. Если вверх от точки A₀ отложить входную кинетическую энергию пара

можно определить точку , характеризующую параметры торможения перед решеткой.

Таким образом, на диаграмме h-s получены характерные точки, определяющие процесс расширения пара в турбинной ступени без учета потерь:

- точка, характеризующая параметры торможения пара перед решеткой;

A₀ – точка, характеризующая состояние пара на входе решетку.

В частном случае, когда скорость пара на входе в направляющею решетку С_2к-1 = 0, точки и A₀ совпадут.

A_1t – точка, характеризующая состояние пара в конце адиабаты расширения, т.е. на выходе из турбинной ступени, без учета потерь энергии.

В указанных точках диаграммы h-s можно снять параметры, характеризующие состояние пара – давления, температуры, энтальпию и удельные объемы. Практически нет необходимости рассматривать все эти параметры. Целесообразно снять с диаграммы h-s и выписать значения тех параметров, которые понадобиться в ходе дальнейшего расчета, а именно:

В точке – давление торможения и полную энтальпию пара ;

В точке А₀ – энтальпию пара h₀;

В точке A_1t –энтальпию h_1t .

Далее вычисляются:

Адиабатный перепад на турбинную ступень:

h_a = h₀-h_1t. (3.1.1)

Располагаемый теплоперепад на турбинную ступень

(3.1.2)

Адиабатный теплоперепад на направляющею решетку

h_ad = (1 – ρ) · h_a (3.1.3)

Располагаемый адиабатный теплоперепад на направляющею решетку

(3.1.4)

Отложив на диаграмме h-s значение адиабатного теплоперепада h_аd вниз от точки А₀ получим точку А_dt, которая характеризует состояние пара в конце адиабаты расширения в направляющей решетки, т.е. на выходе из нее, без учета потерь энергии.

В точке А_dt снимаем с диаграммы h-s и выписываем значения параметров:

Р_d – давление пара, h_dt – энтальпию пара, t_dt – температуру пара, V_dt – удельный объем и Х_d – степень сухости пара, если точка находится ниже линии насыщения диаграммы h-s.

Для активной турбинной ступени ρ = 0 характерны следующие зависимости:

• точка А_dt совпадает с точкой А_1t;

• h_аd = h_а, , Р_d = P₁.

Б). Определение формы межлопаточных каналов направляющих решеток

При проектировании проточной части турбины желательно избегать применения решеток с расходящимися каналами, так как при нерасчетных режимах потери энергии в таких решетках резко возрастают. Поэтому даже при сверхкритических теплоперепадах на решетку целесообразно применять сходящиеся каналы, используя при этом расширительную способность косого среза. Такие решетки вполне удовлетворительно работают на расчетном режиме, а также и при сниженных нагрузках, если при этом теплоперепад на решетку уменьшается. Только в том случае, если при заданном отношении давлений угол отклонения струи пара при косом срезе превышает 2-3⁰, приходится применять решетку с расходящимися каналами.

Практически решетки с расходящимися каналами применяются в качестве сопловых решеток ступеней, экономичность которых н имеет существенного значения (ступени заднего хода, ступени турбин вспомогательных механизмов малой мощности) и очень редко для регулирующих ступеней главных турбин и турбин турбогенераторов. Рабочие решетки с расходящимися каналами не применяются.

При выборе профилей для проектируемой турбинной решетки следует, прежде всего решить вопрос о форме межлопаточных каналов (сходящиеся или расходящиеся), а также о работе косого среза. С этой целью вычисляется отношение давлений