Относительный лопаточный КПД
Для реактивной ступени
Точки:
B – состояние пара перед соплами
A – состояние полностью заторможенного потока (если скорость на входе в сопла равна нулю с0 = 0, точка А совпадает с точкой В)
E – состояние пара за соплами перед рабочей решеткой, если нет потерь энергии в сопловой решетке
C – состояние пара за соплами перед рабочей решеткой при действительном процессе расширения
M – состояние полностью заторможенного потока перед рабочей решеткой
K – состояние пара за рабочей решеткой, если в ней нет потерь энергии
D – состояние пара за рабочей решеткой при действительном процессе истечения
Тепловые перепады:
- располагаемый перепад ступени (черта над символом означает, что здесь, кроме потенциальной энергии потока пара, учитывается и его кинетическая энергия перед ступенью)
- располагаемый перепад сопловой решетки
- располагаемый перепад рабочей решетки
Для активной ступени
По сравнению с реактивной ступенью следует учесть следующее.
Скорость на входе в ступень равна нулю с0 = 0, поэтому точки В и А совпадают.
Расширения пара на рабочей решетке нет, поэтому p1 = p2 и положение точки K совпадает с положением точки С.
Из-за этого же располагаемый тепловой перепад сопел равен располагаемому тепловому перепаду всей ступени Н01 = Н02.
1.3. Треугольники скоростей
Струя пара, вытекающая из сопл, направлена под некоторым углом к плоскости вращения диска с рабочими лопатками.
При этом пар должен поступать в каналы рабочей решетки, по возможности, с нулевым углом атаки, то есть без удара во избежание потерь кинетической энергии.
Это условие будет соблюдено, если угол входа потока пара в каналы рабочей решетки будет иметь определенную величину, зависящую от скорости пара на выходе из соплового аппарата и скорости вращения рабочей решетки.
Достаточно наглядно это изображается с помощью треугольников скоростей.
Треугольники скоростей - это диаграмма векторов скоростей потока пара.
| Для чисто активной ступени (r=0) треугольники скоростей имеют следующие характерные признаки:
a1=9..16°,
b1=b2,
W1»W2 (точно W1=W2t),
a2=90°
| Индексы: 0 - перед ступенью, 1 - за сопловой решеткой, 2 - за ступенью, t - в теоретическом процессе
C0
| скорость входа пара в сопловую решетку, м/с. Для первой ступени C0=0 для последующих ступеней C0 = C2 предыдущей ступени
| C1
| скорость выхода пара из сопловой решетки в абсолютном движении, м/с
| C2
| скорость выхода пара из ступени в абсолютном движении, м/с
| a1
| угол направления вектора скорости С1, град.
| a2
| угол направления вектора скорости С2, град.
| C1a
| проекция скорости C1 на осевое направление, м/с
| C2a
| проекция скорости C2 на осевое направление, м/с
| C1u
| проекция скорости C1 на окружное направление, м/с
| C2u
| проекция скорости C2 на окружное направление, м/с
| U
| скорость вращения рабочей решетки - окружная скорость
| W1
| скорость входа потока пара в рабочую решетку в относительном движении, м/с
| W2
| скорость выхода потока пара из ступени в относительном движении, м/с
| b1
| угол направления вектора скорости W1, град.
| b2
| угол направления вектора скорости W2, град.
|
| Для реактивной ступени формы треугольников скоростей существенно зависят от реактивности.
При проектировании сопловых и рабочих решеток стремятся достичь: a1 = 12..22°, a2 ® 90°.
Это определяет экономичность работы ступени.
| Различают входной - на входе в рабочую решетку, и выходной (на выходе из ступени) треугольники скоростей.
Для безударного (с нулевым углом атаки), оптимального с точки зрения аэродинамики, входа пара в каналы рабочей решетки, ось сопловой решетки должна быть расположена под некоторым углом a1 к направлению движения рабочей решетки (под таким же углом выходит поток).
Попадая в каналы рабочей решетки, которая вращается со скоростью u, поток пара приобретает по отношению к ней относительную скорость W1. Вектор скорости W1 расположен под углом b1 к направлению движения рабочей решетки.
В рабочую, движущуюся, решетку пар входит со скоростью W1 под углом b1.
Таким образом, на входе пара в рабочую решетку получился входной треугольник скоростей.
В каналах рабочей решетки ступени активного типа происходит поворот потока, а в реактивной ступени - дополнительное расширение пара в каналах рабочей решетки.
Из рабочей решетки пар выходит со скоростью W2, вектор которой составляет угол b2 с плоскостью вращения рабочего колеса.
Сложив вектор W2 с вектором окружной скорости U, получим вектор скорости выхода пара из рабочей решетки (ступени) в абсолютном движении C2, направленной под углом a2.
Таким образом, получаем выходной треугольник скоростей пара из ступени.
В практике расчетов турбинных ступеней принято совмещать вершины треугольников скоростей входа и выхода.
С помощью треугольников скоростей можно оценить, каким образом в ступени внутренняя энергия преобразуется в работу. По треугольникам скоростей определяют экономичность работы турбинной ступени.
Экономичность ступени
Баланс энергии в ступени
Прежде всего, рассмотрим вопрос, от чего зависит экономичность отдельно взятой ступени.
В действительном процессе, при течении водяного пара в каналах сопловой и рабочей решеток возникают потери энергии потока:
DH1 = h1 - h1t - потери энергии потока в сопловой решетке;
DH2 = h2 - h2t - потери энергии потока в рабочей решетке;
- потери энергии потока с выходной скоростью.
Располагаемый теплоперепад ступени - это располагаемая энергия, которая может быть преобразована в данной ступени в работу.
Запишем баланс энергии
Полезная работа потока в турбинной ступени определяется следующим образом:
(выражение в скобках представляет собой сумму потерь энергии потока).
Относительный лопаточный КПД
Запишем баланс энергии в ступени
Поделим правую и левую части уравнения на и получим баланс энергии в относительных единицах
1 = hОЛ+(x1+x2+xBC).
Здесь hОЛ - относительный лопаточный КПД ступени, называется относительным, так как учитывает только потери в ступени турбины и не учитывает потери в цикле, то есть в конденсаторе с охлаждающей водой;
x1 - коэффициент потерь энергии в сопловой решетке;
x2 - коэффициент потерь энергии в рабочей решетке;
xBC - коэффициент потерь энергии с выходной скоростью.
Относительный лопаточный КПД ступени hОЛ - это отношение полезной работы потока в ступени к располагаемому теплоперепаду ступени.
,
или, в относительных величинах hОЛ = 1 - (x1+x2+xBC).
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|