Расширяющиеся сопла

Обычно выполняют S₀ = 1,0 мм., а_min = 5 – 6 мм., α₁ = 12° - 18°

В расширяющихся соплах рассчитывают два сечения: минимальное а_min и выходное, т.е. а₁.

Минимальное сечение сопла называется «критическим». Площадь критического сечения сопла

(1)

Площадь выходного сечения определяется по уравнению массового расхода

где υ₁- удельный объем пара при выходе из сопла (точка А₁).

Длину расширяющейся части цилиндрического сопла

Угол расширения сопла γ обычно 6° - 12°. Большие углы приводят к отрыву струи пара от стенки сопла.

В применении к активным типам турбин полученные выше формулы несколько уточняются. Так например по исследованиям НЗЛ площадь минимального сечения сопел для турбин с двумя ступенями скорости при докритических теплоперепадах следует определять по формуле

где

Р₁ – давление за ступенью.

= 0,546 – для перегретого пара и 0,577 для сухого насыщенного пара.

Для сверхкритических теплоперепадов, когда применяется обычная формула, где G_кр - действительный расход пара через критическое сечение сопла

Известно, что для перегретого пара

, (k = 1,3); = 0,546; = 1,59·υ₀

Тогда

(2)

Здесь Р₀, Н/м²; υ₀, м³/кг; G_кр, кг/сек

Для сухого насыщенного пара

, (k = 1,135); = 0,577; = 1,62·υ₀

Тогда

(3)

Как показывают опыты коэффициент расхода μ ≈ 0,97 для перегретого пара и μ ≈ 1,02 для насыщенного пара. В силу этого Бенбеманом предложена общая формула для перегретого и насыщенного пара

, м² (4)

или

(5)

где Р₀, н/м² и υ₀, м³/кг.

Для газа к =1,4

Здесь Р₀ в н/м² ; и υ₀, м³/кг.