- •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
В). Расчет потерь энергии в направляющей решетке
Исходной формулой для расчета коэффициента потерь кинетической энергии в направляющем аппарате является формула
ςd = (ςо + ςк) χke χм + ςк.с. + ςдоп. (3.2.9)
Коэффициент профильных потерь ς0 уже определен в ходе выбора типа профиля.
Для определения коэффициента концевых потерь ςк необходимо знать высоту лопатки. Высота лопатки может быть рассчитана только тогда, когда известно действительное состояние пара на выходе из решетки, т.е. известны потери энергии. Поэтому приходится приближенно оценить высоту лопаток, полагая в первом приближении, что процесс расширения происходит без потерь и состояние на выходе из решетки определяется точкой Аdt диаграммы h-s (рис.66).
Тогда , (3.2.10)
где – приближенное значение абсолютной скорости выхода пара из направляющей решетки;
φ = 0,95÷0,97 – коэффициент скорости для направляющего аппарата, принимается;
Vdt – удельный объем, снимается с диаграммы h-s в точке Аdt (рис.66).
Значение коэффициента концевых потерь ςк снимается с графика на рис.55 [2] в зависимости от отношения и от параметраК, определяемого формулой
, (3.2.11)
где α2 ≈ 90° - принимается.
При определении коэффициента χRe необходимо оценить относительную шероховатость профиля и вычислить числоRе.
Высота бугорков шероховатости профиля принимается k = (1÷2)·10-6 м – для шлифованных и полированных поверхностей, которые применяются для корабельных турбин, хорда профиля в определена ранее при выборе типа профиля (3.2.4).
Значение числа Рейнольдса Rе определяется по формуле
, (3.2.12)
где в – хорда профиля;
ν – кинематическая вязкость водяного пара в точке Аdt с параметрами: давлением Рd и температурой tdt, определяемая по графику рис.57 [2] (для влажного пара ν снимается на линии насыщения).
Определение коэффициента χRe производится по графику на рис.59.
Если Rе ≥ (3÷6)·105 и = (2÷6)·10-4, то проектируемая решетка работает в автомодельной по Rе области и число Rе и шероховатость поверхности профиля практически не оказывают влияния на потери энергии, а коэффициент может быть принят χRe = 1.
Коэффициенты χм (учитывает влияние числа М) и ςк.с. (учитывает потери энергии в косом срезе) зависят от формы межлопаточных каналов направляющего аппарата.
Для решеток со сходящимися каналами скорости пара дозвуковые, поэтомуχм = 1, а ςк.с. = 0.
Для решеток со сходящимися каналами и расширением пара в косом срезе скорости пара могут достичь скорости звука и превысить ее, поэтому необходимо определить коэффициентыχм и ςк.с.
Значение числа М вычисляется для выходного сечения решетки
, (3.2.13)
где – скорость звука.
Значение показателя адиабаты k для перегретого пара принимается равным k =1.3, а для влажного пара рассчитывается по формуле
k = 1,035 + 0,1 хdt, (3.2.14)
гдехdt – степень сухости пара.
Определение коэффициента χм производится по графику на рис.67 [2].
Оценка коэффициента ςк.с. производится по графикам рис.64 для перегретого пара и рис.65 для насыщенного пара [2].
Наконец, если рассчитывается направляющий аппарат реактивной ступени, следует оценить коэффициент ςдоп., что можно сделать по графикам на рис.68 и 69 в соответствии с рекомендациями §6 [2].
У активных турбинных ступеней срезы на вершинах лопаток и связующая проволока отсутствуют, поэтому ςдоп. = 0)
После определения коэффициента потерь ςd рассчитываются потери энергии в решетке
(3.2.15)
г). Определение действительных параметров пара на выходе из направляющего аппарата и высоты лопаток
Отложив потери qd на диаграмме h-s вверх от точки Аdt (рис.69), можно определить точку Аd, характеризующую действительное состояние пара на выходе из направляющего венца.
В точке Аd снимаются действительные параметры пара на выходе из направляющей решетки: энтальпия hd и удельный объем Vd.
Для определения действительной скорости пара следует вычислить коэффициент скорости (3.2.16)
Действительная скорость на выходе из направляющей решетки определяется по формуле
(3.2.17)
В заключение рассчитывается действительная высота лопаток, обеспечивающая заданный расход пара
(3.2.18)