рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Преобразование энергии в осевой турбинной ступени

Преобразование энергии в осевой турбинной ступени - Конспект, раздел Образование, Конспект лекций по курсу Теория паровых и газовых турбин В Ступени Турбины Работа Расширения Рабочего Тела Преобразуется В Кинетическу...

В ступени турбины работа расширения рабочего тела преобразуется в кинетическую энергию потока, а последняя – в механическую работу. Рассмотрим это преобразование применительно к одной из ступеней осевой турбины

.

Рис. 24

 

На рис. 24 показаны проточные части и профили решёток турбинной ступени: а – ступень активного типа; б – ступень реактивного типа.

Поток рабочего тела, вышедший из сопловой решётки со скоростью с1, проходит осевой зазор δа, отделяющий неподвижные сопловые лопатки от рабочих, и поступает в каналы рабочей решётки (рис. 25).

Рис. 25

 

В сопловой решётке рабочее тело расширяется от давления р0 до р1. При этом потенциальное давление рабочего тела преобразуется в кинетическую энергию. Далее в рабочей решётке происходит дальнейшее понижение давления от р1 до р2. Одновременно поток рабочего тела в рабочей решётке меняет направление. При этом происходит передача кинетической энергии потока рабочим лопаткам ступени.

Рис. 26

 

Если бы течение рабочего тела в рабочей решётке происходило без потерь, то расширение от давления р0 до р1 привело бы к дальнейшему уменьшению энтальпии на (рис. 26), так что располагаемый теплоперепад для всей ступени, подсчитываемый от параметров торможения , , составил бы сумму располагаемых теплоперепадов сопловой и рабочей решёток, или, что почти то же самое, располагаемый теплоперепад ступени может быть взят по изоэнтропе между давлениями и р2.

В действительном процессе из-за потерь расширение в рабочем канале происходит при возрастающей энтропии, так что состояние рабочего тела при выходе из рабочей решётки может быть представлено точкой 2 в h, s – диаграмме на рис. 26.

Отношение теплового перепада H0p к теплоперепаду ступени от параметров торможения называется степенью реактивности:

 

. (59)

 

Если степень реактивности ступени равна нулю и в каналах рабочих лопаток не происходит дополнительного расширения рабочего тела, то такая ступень называется чисто активной. Также ступень называется активной, если ρ<0.25. Если степень реактивности значительно больше 0.25 (ρ = 0.4 – 0.6), то ступень называется реактивной.

Установленные на диске рабочего колеса лопатки образуют рабочую решётку и вращаются вместе с диском с угловой скоростью ω и соответственно с окружной скоростью u= 0.5 ωd, где d – диаметр ступени.

Выходящий из сопловой решётки со скоростью с1 поток направляется в рабочую решётку, по отношению к которой обладает относительной скоростью w1. Последняя определяется как разность векторов с1 и u (рис. 25) и составляет угол β1 с направлением окружной скорости u.

Направление относительной скорости w2рабочего тела при выходе из лопаточного канала определяется углом выхода из рабочей решётки β2 .

Абсолютная скорость выхода рабочего тела из каналов рабочих лопаток определяется как сумма векторов относительной скорости w2 и окружной скорости u2 и обозначается с2.

Поворот и ускорение струи рабочего тела в криволинейных каналах рабочей решётки происходят под влиянием следующих усилий:

· струя испытывает реактивное усилие стенок канала;

· рабочее тело, заполняющий канал, испытывает разность давлений р1 - р2 при входе в канал и выходе из него.

Равнодействующая этих усилий, с которыми лопатки действуют на струю рабочего тела, обозначается R’. С другой стороны струя рабочего тела развивает на лопатках усилие R , равное, но прямо противоположное усилию R’ (рис.24).

Обычно усилие R раскладывают на две составляющие:

· усилие в направлении окружной скорости Ru - окружное усилие ;

· усилие в направлении оси вращения диска ступени Rаосевое усилие.

Окружное усилие может быть найдено на основании уравнения количества движения, записанного для оси u при массовом расходе рабочего тела, равном G, кг/с:

. (60)

 

Осевое усилие Rа может быть найдено из уравнения количества движения в направлении оси а, учитывая при этом разность давлений р1 - р2 , действующих на кольцевую площадь рабочих лопаток Ω=πd2l2:

 

. (61)

 

В выражениях (60) и (61) α1 и - углы направления скоростей с1 и с2 (рис. 25).

В практики расчётов турбин принято при построении треугольников скоростей потока рабочего тела совмещать вершины треугольников скоростей входа и выхода рабочего тела, как показано на рис. 27.

Рис. 27

 

Кроме того, углы β2 и α2 между направлениями относительной и абсолютной скоростей выхода рабочего тела w2 и с2 и направлением окружной скорости u обычно отсчитывают по часовой стрелки, так что между углами и , входящими в уравнения (60) и (61) и углами β2 и α2 , применяемыми в практике расчётов турбин, существует связь:

 

= π - β2 и = π - .

 

В этом случае формула (60) примет вид:

 

. (62)

 

Обычно в осевых турбинах принято равенство u1 = u2 = const. Тогда

 

. (63)

 

Осевая составляющая усилия рабочего тела на лопатки запишется следующим образом:

 

. (64)

 

Входящие в (63) и (64) суммы проекций относительных и абсолютных скоростей рабочего тела могут быть непосредственно взяты из треугольников скоростей. Применяя формулы косоугольных треугольников, получаем:

 

;

 

.

 

Окружная мощность ступени может быть найдена из уравнения:

 

. (65)

 

Для расхода рабочего тела в 1кг/с запишем

 

. (66)

Преобразуем уравнение (66):

 

. (67)

 

Абсолютную скорость с1 можно найти из уравнения (12): учитывая, что

 

 

. (68)

 

Потерю энергии в сопловой решётке можно определить из уравнения:

 

, [Дж/кг] (69)

где φ = с1/с1t.

Относительную скорость рабочего тела при входе в рабочую решётку w1 можно определить из треугольника скоростей (рис. 27).

Можно записать уравнение сохранения энергии при расширении рабочего тела от давления р1 до давления р2 в рабочей решётке при отсутствии теплообмена :

.

Используя соотношение (67), найдём:

 

,

или

 

. (70)

 

Из уравнения (70) находим относительную скорость на выходе из рабочей решётки:

 

. (71)

 

При расширении рабочего тела по изоэнтропе теоретическую относительную скорость можно определить из соотношения:

 

. (72)

 

Потерю энергии в рабочей решётке можно определить из выражения:

 

, (71)

где - коэффициент скорости рабочей решётки.

Потери энергии с выходной скоростью рабочего тела можно определить из выражения:

 

. (73)

 

Так как рабочее тело покидает ступень со скоростью c2 , то его кинетическая энергия не используется в данной ступени.

Тогда

 

. (74)

 

 

На рис. 28 детально изображён весь тепловой процесс в турбинной ступени в h, s-диаграмме (а) и показано определение удельного объёма рабочего тела v2t по основной изоэнтропе (б).

 

 

Рис. 28

 

Мощность ступени Nu , кВт, - мощность на лопатках турбинной ступени (окружную мощность) можно определить по формуле:

 

Nu = GHu, (75)

 

где G – расход рабочего тела в кг/с,

Huв кДж/кг.

 

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекций по курсу Теория паровых и газовых турбин

Лекция.. Введение Конспект по курсу Теория паровых и газовых турбин часть I составлен на основании лекций по этому предмету читавшихся для студентов направления..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Преобразование энергии в осевой турбинной ступени

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Основные уравнения движения жидкости сжимаемой жидкости
Преобразование энергии в ступени турбины происходит в результате обтекания сжимаемой жидкостью ( рабочим телом ) сопловых неподвижных и рабочих лопаток турбины. Законы течения рабочего тела подробн

Уравнение неразрывности
Если в сечении 1 через канал площадью F1 проходит массовый расход рабочего тела G1 с переменным удельным объёмом v1 и с переменной скоростью

Уравнение количества движения
При движении в направлении x и силе сопротивления R, отнесённой к 1 кг массы рабочего тела, дифференциальное уравнение изменения количества движения (уравнение имп

Уравнение сохранения энергии
  Уравнение сохранения энергии для установившегося движения потока справедливо независимо от того, сопровождается ли течение потока потерями или происходит без потерь:  

Рассмотрим различные случаи применения записанных выше уравнений для расчёта канала
Решая уравнение (10) относительно c1 , находим:   , (12)   где h – эн

Турбинные решётки
  Турбинная ступень образуется из неподвижной (сопловой) и вращающейся (рабочей) лопаточных решёток. В каждой решётке лопатки одинаковы, установлены под одним и тем же

Потери энергии при обтекании турбинных решёток
Потери энергии, связанные с течением рабочего тела в решётках, можно разделить на несколько составляющих: 1. профильные потери ζпр, определяемые при

Профильные потери
Потери на трение в пограничном слое можно определить теоретически, если известен режим пограничного слоя и его условные толщины у выхода из решётки. Обычно для сопловых конфузорных решёток

Коэффициенты расхода
При определении выходных сечений сопловых и рабочих решёток необходимо знать действительный характер течения в решётке. Наличие пограничного слоя, неравномерность полей скоростей и вторичные течени

Углы выхода потока
Угол выхода потока из сопловой α1 и рабочей β2 решёток, под которыми подразумеваются осреднённые с помощью уравнения количества движения по шагу t и высоте

Расширение рабочего тела в косом срезе решётки
Рассмотрим сверхзвуковое истечение рабочего тела в суживающейся решётке. При М1t=1, т.е. при , в минимальном выходном сечении реш

Турбинных решёток
  Для расчёта турбинных ступеней, построения треугольников скоростей, определения КПД и мощности ступени удобно пользоваться коэффициентами скорости: · для сопловой ре

Характеристики двухфазной среды
В последних ступенях конденсационных турбин и в большинстве ступеней влажнопаровых турбин процесс расширения пара происходит ниже пограничной кривой x = 1 (рис. 19).  

Образование влаги в элементах турбины
При переходе однофазной среды в двухфазную область состояния ( в сопловых турбинных решётках) с большими скоростями c и соответственно с большим абсолютным градиентом давления dp изме

Относительный лопаточный КПД
Относительный лопаточный КПД ступени представляет собой отношение работы ступени Hu, развиваемой 1 кг рабочего тела, к её располагаемой энергии

Характеристики турбинной ступени
При расчёте турбинной ступени требуется выбрать её основные размеры: · форму профилей сопловых и рабочих решёток; · высоты решёток , · углы их установки, · конст

Выбор степени реактивности
Проектирование ступени начинается с выбора типа ступени. Ступени могут быть либо активные (ρ = 0.02 – 0.25), либо реактивные (ρ > 0.4). Активные ступ

Определение основных размеров ступени
При заданном теплоперепаде ступени и выбранном значении отношения скоростей u/cф диаметр ступени равен:  

Определение кпд ступени
  Потери энергии в рабочей решётке определяют по формуле:   . (106)   Коэффициен

Основные уравнения и методы расчёта
  Выше изложенные расчёты относились к среднему диаметру ступени и они могут быть справедливы по всей высоте лопаток только в тех случаях. Когда d/l >10 – 15. При меньших зн

Законы закрутки решётки
При проектировании ступени часто зависимость задаётся косвенным путём – через изменение по радиусу скоростей потока или их составляющих, или

Выбор степени реактивности для ступеней большой верности
Из уравнения (122) видно, что наименьшая степень реактивности ρк соответствует корневому сечению. Однако, если степень реактивности станет отрицательной (ρк

Особенности ступеней скорости
Располагаемый теплоперепад, срабатываемый в турбинной ступени, определяется окружной скоростью u и отношением скоростей u / сф . Причём, чем меньше это отношение при заданн

Расчёт ступеней скорости
Работу, которую развивает 1 кг рабочего тела, протекающего через двухвенечную ступень скорости, следует рассматривать как сумму работ в рабочих решётках первого и второго рядов.  

Относительный внутренний КПД
Ранее при изучении турбинной ступени были рассмотрены потери энергии, связанные с протеканием рабочего тела в решётках ступени и потери с выходной скоростью. Коэффициент полезного действия

Парциальный подвод рабочего тела
Парциальный подвод означает, что в ступени рабочее тело проходит через решётки не по всей окружности. Доля окружности, занятой каналами сопловых лопаток, через которые проходит рабочее тел

Потери от утечек в ступени
В работе турбины часть рабочего тела минуя проточную часть образует протечку, которая снижает КПД всей турбины. Для уменьшения утечек в конструкции турбины нашли широкое применение лабиринтные у

Влияние влажности пара на КПД ступени
Экспериментальные исследования работы ступени турбины в области влажного пара показали снижение экономичности по сравнению со ступенью, работающей в области перегретого пара. Ухудшения раб

Рабочий процесс многоступенчатой паровой турбины
Современные паровые турбины обычно имеют активные ступени в области высокого давления и реактивные – в области низкого давления. Однако мы условно сохраним деление турбин на активные и реактивные.

Определение размеров последней ступени турбины
Для определения размеров последней ступени в первую очередь задаются КПД процесса расширения рабочего тела или определяют его по статистическим данным. По величине р2 , о

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги