10.Определение размеров соплового канала

Сопла в паровых турбинах устанавливают под некоторым углом к плоскости вращения турбинного диска, вследствие чего в выходной части сопла образуется косой срез. Процесс расширения пара в соплах с ко­сым срезам при ν_кр отличается от процесса расшире­ния в прямых соплах и имеет следующие особенности.

Расширение пара от начального состояния до происходит на участке сопла до минималь­ного выходного сечения так же, как и в сужи­вающемся сопле без косого среза. Следова­тельно, в минимальном выходном сечении сопла (сечение 1-2 на рис.13а) устанав­ливается критическое давление и получа­ется критическая скорость истечения пара . Расширение пара от до с последую­щим приращением скорости от до происходит уже в пределах косого среза сопла.

Рис.13. Истечение пара в косом срезе сопла

В точке 1 сечения сопла 1–2 струя пара, покидая кромку сопла, попадает в пространство с давлением и следовательно давление пара здесь понижается внезапно. На участке же 2-3 косого среза расширение пара от до происходит постепенно, что сопровождается возрастанием скорости до и отклонением потока на некоторый угол ω от оси сопла.

В паровой турбине сопловые каналы располагаются по окружности против рабочих лопаток ротора. Если сопла расположены по всей длине окружности и пар поступает сразу на все рабочие лопатки, то такой подвод пара к турбине называется пол­ным. Если же сопла расположе­ны на части длины окружности, то такой подвод пара к ступени называют парциаль­ным.

Отношение длины дуги т, занятой сопла­ми, к длине окружности называют сте­пенью парциальности впуска пара

, (7)

где d - средний диаметр венца ступени.

Геометрические параметры горловины сопла находятся из уравнения неразрывности потока

, (8)

где - расход пара через сопло, кг/c; удельный объём пара в выходном сечении, м³/кг; проходное сечение горла сопла, м²; действительная скорость пара в выходном сечении сопла, м/с; и – соответственно ширина и высота горла сопла, м; - число сопловых каналов.

Исходя из того, что в плоскости косого среза выходная ширина сопла , а степень парциальности впуска пара составляет уравнение неразрывности приводится к виду

(9)

Из последнего уравнения имеем

или (10)

Уравнения (10) позволяют опре­делить основные размеры соплового аппа­рата. Так как все величины в уравнениях кроме и известны из теплового расчета, то, принимая , определяем или, задаваясь , подсчиты­ваем .

11. Определение размеров рабочих лопаток

В ходная высота лопатки (рис.14) де­лается несколько больше высоты сопла. Для коротких лопаток принимается на 2-4 мм больше, чем . Для длинных лопаток разница между и составляет 4 мм и даже больше.

Выходное сечение каналов рабочих лопа­ток в направлении, перпендикулярном к на­правлению потока пара, определяется из уравнения

, (11)

где – удельный объем пара по выходе из рабочих лопаток.

Это выходное сечение лопаток в плоскости вращения диска составит

(12)

С другой стороны, величину можно вы­разить следующим образом

, (13)

где d -диаметр рабочих лопаток по средней окружности; – выходная высота лопатки.

Из уравнений (12) и (13) находим

(14)

При полном подводе пара, что всегда имеет место в реактивной ступени, .

По условиям плавности проточной части не следует допускать большой разницы между высотами и .