- •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. Процесс в диаграмме h-s для многоступенчатой паровой турбины
С целью сокращения громоздких рассуждений, предположим, что проточная часть состоит из трех чисто активных ступеней, степень реакции каждой из которых равна ρ=0.
Рассмотрим процесс расширения пара в такой турбине с использованием диаграммы h-s (рис. 90).
ПустьР0, t0 – давление и температура пара перед турбиной (перед первой ступенью), а Рz – давление пара за последней ступенью турбины; Р1, Р2 – давления соответственно за первой и второй ступенями.
В диаграмме h-s находим точку А0 пересечения изобары Р0 и изотермы t0, которая характеризует состояние пара на входе в первую ступень. Энтальпия пара, соответствующая этой точке, равна h0. Если бы в турбине отсутствовали потери, то процесс расширения пара пошел бы по адиабате А0Аzt. Тогда адиабатный теплоперепад на турбину составит величину
На = h0 – hzt, (4.3.7)
где hzt – энтальпия в точке Аzt пересечения вертикали, опущенной из точки А0, с изобарой Рz (Р3).
Величина На характеризует запас энергии пара, который может быть использован в турбине для совершения полезной работы.
В первой ступени срабатывается адиабатный теплоперепад hа1, определяемый разностью энтальпий в точках А0 и А1t. Но в ступени наблюдаются потери энергии qd1, qs1, qa1 и ∑qi1. Отложив эти потери вверх от точки А1t, найдем точку А1, определяющую состояние пара за ступенью. Внутренняя работа первой ступени определится обычным образом
Li1 = ha1 – (qd1 + qs1 + qa1 + ∑qi1). (4.3.8)
Пар, выходящий из первой ступени, направляется во вторую ступень. Проведя адиабату А1А2t, можно определить адиабатный теплоперепад ha2, срабатываемый во второй ступени. Отложив потери qd2, qs2, qa2 и ∑qi2, наблюдаемые во второй ступени, вверх от точки А2t, определим точки Аd2 и А2, характеризующие состояние пара соответственно за соплами второй ступени и за ступенью. Внутренняя работа второй ступени составит
Li2 = ha2 – (qd2 + qs2 + qa2 + ∑qi2). (4.3.9)
Аналогичные рассуждения проводятся и для третьей ступени, для которой внутренняя работа будет равна
Li3 = ha3 – (qd3 + qs3 + qa3 + ∑qi3). (4.3.10)
Процесс расширения пара в турбине изобразится ломаной линией А0Аd1A1Ad2A2Ad3Az.
Как следует из диаграммы h-s, внутренняя работа всей турбины Liт равна сумме внутренних работ ее ступеней
Liт = Li1 + Li2 + Li3. (4.3.11)
В общем случае внутренняя работа турбины, состоящей из z ступеней, будет равна
. (4.3.12)
Внутренняя работа турбины, как видно из рис.90, может быть также определена разностью энтальпии в точках А0 и Аz:
Liт = h0 – hz. (4.3.13)
Внутренний КПД турбины определится отношением ее внутренней работы Liт к адиабатному теплоперепаду На
. (4.3.14)
Определим внутреннюю мощность турбины.
При прохождении через турбину одного килограмма пара совершается полезная работа, равная Liт. За одну секунду через турбину проходит G килограмм пара, где G – расход пара (кг/с). Поэтому внутренняя мощность турбины будет равна
Niт = G Liт, Вт. (4.3.15)
Из выражения (4.3.14) следует
Liт = Наηiт. (4.3.16)
Подставляя (4.3.16) в (4.3.15), окончательно получаем выражение для внутренней мощности турбины
Niт = GНаηiт. (4.3.17)