Сделай Сам Свою Работу на 5

Влияние режима работы ступени на относительный лопаточный КПД





  Зная тепловой перепад ступени, можно рассчитать так называемую фиктивную скорость ступени: cФ - скорость, которую мог бы приобрести поток пара, если бы весь тепловой перепад срабатывается на соплах. Отношение u/cФ является важнейшей характеристикой ступени. Наибольшее влияние на hОЛ оказывает характеристика ступени xФ = u/cФ.

Рассмотрим зависимость hОЛ = f(u/cФ) на примере ступени активного типа.

Если исследовать изменение потерь x1, x2, xBC от u/cФ, то можно сделать следующие выводы:
- профили сопловых и рабочих решеток с точки зрения аэродинамики потока весьма совершенны и в различных режимах работы ступени потери энергии потока x1 и x2 мало изменяются (x1=6…8%, x2=8…12%).
- наибольший вклад в изменение hОЛ вносит потеря энергии с выходной скоростью , где - потеря энергии потока с выходной скоростью зависит от величины a2:

(при a2=90° мы имеем минимальные значения c2, DHBC, xBC)

Следовательно u/cФ=oрt и hBC=max.

Максимальный КПД ступени будет:

для активной при = 0,42 .. 0,55

для реактивной при = 0,55 .. 0,65

j= c1/c1t - скоростной коэффициент сопловой решетки, то есть отношение действительной скорости истечения пара из сопл к теоретической (j = 0,94…0,98).



Выводы:

Относительный лопаточный КПД ступени характеризует аэродинамическое совершенство решеток и потерю энергии потока с выходной скоростью.

Наивысшая экономичность для активной ступени будет при ,
для реактивной при .

При заданной окружной скорости ступени u = pdn (p=3,14159…, d = const, n = const) ступень с наивысшей экономичностью может переработать вполне определенный тепловой перепад.

Любое отклонение режима работы ступени от режима с оптимальным значением u/cФ неизбежно приведет к снижению КПД.

 

Мощность, развиваемая на лопатках ступени

Построив треугольники скоростей и процесс расширения пара, можно рассчитать мощность ступени.

Усилие, действующее на рабочую решетку в окружном направлении (окружное усилие):

Ru = G(c1 cos a1+c2 cos a2).

Мощность, развиваемая потоком пара на рабочих лопатках:

Nu = Ru· u

G - расход пара через ступень, кг/с;

R - усилие, Н

u, c - скорость, м/с;

N - мощность, Вт.

Дополнительные потери энергии в ступени

Потери трения диска



Конструктивно ступень паровой турбины выполнена так, что диск рабочего колеса размещается в камере, образованной соседними диафрагмами сопловых аппаратов. Пар, заполняющий камеру ступени, при вращении диска увлекается в движение вокруг оси турбины и в вихревое движение в поперечном сечении камеры.

На преодоление трения между диском и паром в камере расходуется часть полезной мощности, развиваемой паром на лопатках

,

где uд - окружная скорость на периферии диска;

dд - диаметр диска;

v1 - удельный объем пара;

kтр - коэффициент трения, зависит от режима движения пара в камере, размеров камеры и шероховатости поверхности.

Потери трения диска уменьшают полезную работу ступени. Потери энергии на трение диска составляют при расходе пара через ступень G

.

Коэффициент потерь энергии на трение диска

.

Потери с утечками пара

Рассмотрим схему движения пара в турбинной ступени. Из общего количества пара, поступающего к ступени, G часть пара уходит мимо соплового аппарата через зазор между диафрагмой и диском G.

Из количества пара, поступающего к рабочему аппарату, часть уходит через разгрузочное отверстие за ступень мимо рабочих лопаток G, и другая часть поверх бандажа рабочих лопаток - G.

Эти потоки не работают в сопловом и рабочем аппаратах и поэтому полезной работы не совершают.

Для уменьшения утечки мимо соплового аппарата G применяют диафрагменное уплотнение, а для уменьшения утечки мимо рабочего аппарата G - бандажное уплотнение. Эти уплотнения выполняются лабиринтового типа с минимально возможным зазором d = 0,3...0,6.



Величина утечек рассчитывается с использованием уравнения расхода.

Если сумма утечек определена,

Gу = G + G + G,

то потеря энергии от утечек определяется приближенным соотношением

,

а относительная величина - коэффициент потерь с утечками составит

,

 

Потери от влажности пара

Большая часть ступеней влажнопаровых турбин АЭС работает на влажном паре. Влага в ступени может находиться в виде капель различного размера (мелких, крупных), распределенная, чаще всего, неравномерно по проходному сечению канала или же в виде жидкой пленки на поверхности лопатки.

При движении такой двухфазной среды в ступени возникают дополнительные потери энергии, связанные с трением между паровой и жидкой фазами, потери энергии на разгон влаги в канале, потери энергии от торможения рабочего колеса крупнодисперсной влагой.

Для учета потерь от влажности часто пользуются эмпирической формулой, определяющей коэффициент потерь от влажности

x = аyср,

где yср - средняя степень влажности в ступени;

а - поправочный коэффициент, а = 0,5...1,4, обычно а = 1.

Потери от влажности уменьшают величину полезно использованной энергии в ступени на

.

Более сложные методики расчета учитывают влияние на потери доли в потоке крупнодисперсной влаги.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.