Понятие о степени реакции

.

Возьмем некоторую к-ю турбинную ступень у которой:

Р_о – давление пара перед ступенью;

t_o – температура пара перед ступенью;

С_2(к-1) – скорость пара на входе в направляющий аппарат;

Р_d – давление за направляющим аппаратом;

Р₁ – давление за ступенью.

Обратимся к диаграмме h-s (рис.15.). На пересечении изобары Р_о и изотермы t_o находим точку А_о, определяющую состояние пара перед ступенью. Если бы процесс течения пара через ступень происходил без трения, то он изобразился адиабатой А_оА_dtА_1t. Разность энтальпий в точках А_о и А_1t определит адиабатный теплоперепад на турбинную ступень:

h_a=h_o–h_1t (3.31)

Адиабатный теплоперепад на ступень h_a характеризует запас потенциальной энергии пара, который может быть преобразован в данной ступени в полезную работу. Кроме того, на входе в ступень пар уже обладает запасом кинетической энергии .

Таким образом, полный запас энергии, который может быть преобразован в данной ступени в полезную работу, определится суммой адиабатного теплоперепада и входной кинетической энергии пара.

Эта сумма называется располагаемым адиабатным теплоперепадом на ступень:

(3.32)

Работа на окружности (полезная работа совершаемая турбинной ступенью), обозначаемая символом L_и, может быть рассчитана как разность располагаемой энергии и потерь энергии в турбинной ступени. Для подсчета потерь рассмотрим процесс течения в направляющем аппарате и на рабочих лопатках турбинной ступени.

Точка А_dt характеризует состояние пара в конце адиабатного расширения в направляющем аппарате. Таким образом, можно определить адиабатные теплоперепады и .

=h_o-h_dt (3.33)

= + (3.34)

Однако, при течении пара через направляющий аппарат ступени наблюдаются потери энергии q_d; за счет этих потерь энтальпия пара за направляющим аппаратом увеличивается и составляет

h_d=q_d+h_dt (3.35)

На пересечении изобары Р_d и линии h=const найдется точка А_d, характеризующая действительное состояние пара; процесс в направляющем аппарате изобразится отрезком политропы А_оА_d.

Далее пар поступает на рабочие лопатки ступени. Если бы процесс на рабочих лопатках происходил без потерь, он изобразился бы отрезком адиабаты А_dА_st. Таким образом, адиабатный теплоперепад на рабочих лопатках h_as составит:

h_as=h_d -h_st (3.36)

Однако, на рабочих лопатках наблюдаются потери энергии q_s; за счет этих потерь энтальпия пара за рабочими лопатками увеличивается и составляет

h_s=h_st+q_s (3.37)

На пересечении изобары Р₁ и линии h_s = const найдется точка А_s, характеризующая действительное состояние пара; процесс на рабочих лопатках изобразится отрезком политропы А_dА_s.

На входе из ступени пар имеет «абсолютную» скорость. Таким образом, покидая ступень, пар уносит с собой кинетическую энергию . Эта энергия не может быть преобразована в полезную работу в данной ступени и поэтому для данной ступени она потеряна. Энергия называется потерей с выходной скоростью или просто выходной потерей:

q_a= (3.38)

Выйдя из ступени со скоростью С₂, поток пара либо плавно войдет в направляющий аппарат следующей ступени, либо просто будет заторможен; для рассматриваемой ступени дальнейшая судьба пара безразлична. Поэтому будем считать, что происходит торможение пара при постоянном давлении Р₁, за счет чего энтальпия пара увеличивается. Таким образом, энтальпия пара за ступенью составит

h_a=h_s+q_a (3.39)

Точка А_d, характеризующая состояние пара за ступенью, найдется на пересечении изобары Р₁ и линии h_а=const. Отрезок изобары А_sА_a, характеризует торможение пара за ступенью.

Итак, мы установили, что процесс преобразования энергии в ступени сопровождается следующими потерями энергии:

– потери в направляющем аппарате q_d;

– потери на рабочих лопатках q_s;

– потери с выходной скоростью q_a.

Эти потери называются потерями на окружности турбинной ступени.

Тогда работа на окружности L_u может быть определена как разность между располагаемой энергией и потерями на окружности:

L_u=h'_а–(q_d+q_s+q_a) (3.40)

Иногда входная энергия пренебрежительно мала, тогда h_а≈ h'_а и потому

L_u=h_а–(q_d+q_s+q_a) (3.41)

Подсчитанная по формуле (3.40 и 3.41) может быть показана непосредственно на диаграмме h-s (рис.15, 16 и 17).

Из рассмотренного в диаграмме h-s процесса (рис.15) вытекает, что часть h_аd общего теплоперепада на ступень h_а срабатывается в направляющем аппарате, а часть h_аs – в рабочих лопатках. Для оценки распределение теплоперепадов по венцам вводится понятие степени реакции ступени.

Степенью реакции ρ условимся определять отношением теплоперепада h_аs на рабочих лопатках к сумме теплоперепадов на направляющем h_аd и рабочем h_аs венцах:

(3.42)

Теперь можно дать более строгие определения введенных ранее понятий активной и реактивной ступеней.

Если ρ=0, а следовательно, h_аs=0, то ступень называется активной турбинной ступенью (процесс расширения пара в диаграмме h-s показан на рис.16, где изобара Р_d совпадает с изобарой Р₁ и теплоперепад h_аs станет равным нулю).

Если ρ≈ 0,5, а следовательно, h_аs=h_аd, то ступень называется реактивной турбинной ступенью (процесс расширения пара в диаграмме h-s показан на рис.15).

В настоящее время часто применяются ступени, у которых 0<ρ<0,5, а следовательно, 0<h_аs<h_аd. Такие ступени называются активными турбинными ступенями, с некоторой степенью реакции (процесс расширения пара в диаграмме h-s показан на рис.17).

Соотношение (3.42) определяющее степень реакции часто используют для определения теплоперепадов на венцах. Заметим, что сумма (h_аd+h_аs) близка к общему теплоперепаду на ступень h_а, тогда для адиабатного теплоперепада направляющего аппарата h_аd получим:

h_аd =(1–ρ)·h_а (3.43)

Для адиабатного теплоперепада рабочих лопаток h_аs получим:

h_аs=ρ·h_а (3.44)

2.Форма каналов турбинной решетки. Критические параметры газа, поэтому скорость распространения звука в газе примерна, равна скорости теплового движения молекул (скорость звука при нормальных условиях равна 331 м/с).

Характер течения пара пара.