Тепловые двигатели и нагнетатели. Ляшков В.И. - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

2.2. Основы расчёта турбинной решётки
Чтобы понять основы термодинамического расчёта рабочего процесса турбины, нужно вспомнить матери-
ал, который был изучен в "Теоретических основах теплотехники" в разделе "Термодинамика газового потока"
[3].
Если пренебрегать внешним теплообменом и трением в каналах (идеальное сопло), то процесс истечения
можно считать изоэнтропным и на h–s диаграмме (приведена на рис. 2.10) он изобразится отрезком вертикали
0–1, поскольку при расчётах течения свежего пара (такой пар поступает в первую ступень турбины из паропе-
регревателя) принято индексом 0 отмечать параметры на входе в сопло, а индексом 1 – на выходе из него. При
наличии внутреннего трения адиабатное истечение будет неизоэнтропным, энтропия пара будет увеличиваться
и состояние пара на выходе из сопла будет определяться точкой 1
д
. При этом в активных турбинах при дозву-
ковом режиме истечения реализуется весь располагаемый теплоперепад ∆h
р
. Если же степень понижения дав-
ления в сопле β = р
1
/ р
0
меньше критической величины β
кр
(для пара β
кр
= 0,546), то в обычном сопле может
сработать только критический теплоперепад
∆h
кр
= h
0
– h
крд
.
При β < β
кр
полный теплоперепад ∆h
р
может быть реализован только в сопле Лаваля, в противном случае на
разгон потока будет затрачиваться лишь часть ∆h
р
. Чтобы найти такой перепад, рассчитывают величину крити-
ческого давления р
кр
= β
кр
p
0
и проводят критическую изобару на диаграмме. Энтальпия h
крд
на выходе из сопла
определится пересечением этой изобары с линией 0 – 1
д
.
h
s
•
•
•
•
•
k
0
1
1
д
Р
1
Р
0
Р
к p
1
к p д
∆
h
р
x
= 0
x
= 1
∆h
пот
∆h
д
Рис. 2.10. H–s диаграмма течения пара в сопле турбины
Теоретическую скорость пара на выходе из сопла рассчитывают по формуле
2
0p1
2 whw +∆=
,
где w
0
– скорость пара на входе в сопло. При β < β
кр
вместо ∆h
р
в приведённой формуле ставится ∆h
кр
.
В результате трения и теплообмена действительная скорость истечения будет меньше, чем теоретическая:
11д
ww
ϕ
=
,
где ϕ – коэффициент скорости сопла (обычно ϕ = 0,95…0,97).
Потери энтальпии на трение
p
2
p
2
1
2
д1
p
p
1д
1дpпот
)1(11 hh
w
w
h
h
h
hhh ∆ϕ−=∆
−=∆
∆
∆
−=∆−∆=∆
.
С помощью h–s диаграммы легко находим параметры точки 1
д
, в том числе и удельный объём v
1д
.
В соплах реактивных турбин может использоваться только часть ∆h
р
, равная величине (1 – Ω). Поэтому в
общем случае скорость на выходе из сопла рассчитывают с учётом этих коэффициентов:
2
0pд1
)1(2 whw +Ω−∆ϕ=
.
Эта скорость является одновременно и относительной, и абсолютной скоростью пара (w
1
= C
1
), поскольку
сопло связано с неподвижным корпусом.
Именно с такой скоростью и направляется пар во входное сечение лопаточного канала рабочей решётки,
вращающейся вместе с валом. Чтобы поток пара не встречал дополнительного сопротивления и плавно входил в
лопаточный канал, абсолютная скорость пара на входе в лопаточный канал С
1
должна быть такой же и по величи-
не, и по направлению. Вращение вала с лопатками сообщает пару переносную скорость U, направленную перпен-
дикулярно оси вала по направлению его вращения. Поэтому абсолютная скорость на входе в лопаточный канал
будет определяться векторной суммой переносной скорости w
1
и скорости U (см. рис. 2.11).

Страницы