Принцип действия работы турбины

Рассмотрим на примере активной одноступенчатой турбины Лаваля (рис.1). Пар поступает в одно или несколько сопловых каналов, приобретает в них значительную скорость и направляется в рабочие лопатки, расположенные на ободе диска, насаженного на вал турбины. Усилия, вызванные поворотом струи пара в каналах рабочей решетки, вращают диск и связанный с ним вал турбины. Отличительной особенностью этой турбины является то, что расширение пара в соплах от начального до конечного давления происходит в одной ступени, что обусловливает очень высокие скорости потока пара.

Рисунок 1 - Схематический разрез одноступенчатой активной турбины:

1 – вал; 2 – диск; 3 – рабочие лопатки; 4 – сопловая решетка; 5 – корпус;

6 – выпускной патрубок

Неоходимо сразу определиться, что подразумевается под понятием турбинной ступени. Совокупность одного ряда сопловых лопаток, в которых происходит плавное преобразование потенциальной энегии потока рабочего тела в кинетическую, т.е. поток ускоряется, и одного ряда рабочих лопаток, в которых происходит дальнейшее преобразование в механическую работу по преодолению сил сопротивления приводимой машины, называется турбинной ступенью.

Ступени, в которых расширение пара и связанное с ним ускорение парового потока происходит в неподвижных соплах, получили название активных ступеней.

Наряду с турбиной Лаваля была разработана существенно отличная турбина Парсонса. Расширение пара в ней производится не в одной сопловой группе, а в ряде следующих друг за другом ступеней, каждая из которых состоит из неподвижных сопловых и вращающихся рабочих лопаток. В каждой ступени срабатывается перепад давления, составляющий лишь небольшую долю полного перепада между начальным давлением пара и давлением пара, покидающего турбину. Расширение пара в ступенях турбины Парсонса происходит как в сопловой, так и в рабочей решетке.

Ступени турбины, в которых расширение пара и связанное с ним ускорение парового потока происходят примерно одинаково в каналах сопловых и рабочих лопаток, получили название реактивных ступеней.

На рис.2 показаны схематично активная и реактивная турбинные ступени.

а) б)

Рисунок 2 - Схемы активной (а) и реактивной (б) турбинных ступеней