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 ступени, учитывающий эти потери, называется относительным лопаточным КПД η_о.л..

Однако кроме перечисленных выше потерь имеются также так называемые дополнительные потери:

· потери от трения поверхности диска, барабана и лопаточного бандажа ξ_тр;

· потери от парциальности ξ_парц;

· потери от перетечек в ступени, когда часть рабочего тела проходит помимо одной из решёток ξ_у;

· потери от влажности ξ_вл..

Коэффициент полезного действия, учитывающие все эти потери, называется относительным внутренним КПД:

 

. (146)

 

Потери от трения диска

Мощность, расходуемая на преодоление при вращении диска, забирается из полезной мощности, развиваемой рабочим телом на лопатках ступени. Таким образом, внутренняя мощность, развиваемая на валу турбины, N_0i будет меньше окружной мощности N_u на величину мощности , затрачиваемой на трение диска.

Помимо вращения вокруг оси турбины рабочее тело, наполняющее замкнутое пространство между диском и корпусом турбины (камерой), приобретает вихревое движение в меридиональном сечении, как показано на рис. 42.

Рис. 42

 

Этот вихревой поток рабочего тела возникает от того, что поток, прилегающий к диску, испытывает центробежную силу, которая вызывает движение частиц рабочего тела от центра к периферии вблизи диска и от периферии к центру вблизи неподвижной поверхности камеры.

В первом приближении мощность , затрачиваемая на трение диска, будет равна:

 

, (147)

где d_д = d – l₂ ; υ₁ – удельный объём рабочего тела в камере; k_тр – коэффициент трения потока в камере.

Коэффициент трения диска k_тр в зависимости от числа Re=ur_д /v и относительного зазора s / r_д показан на диаграмме рис. 43.

Рис. 43

 

Относительная величина потери от трения диска равна:

 

, (148)

где F₁ – выходная площадь сопловой решётки.