Изменение основных параметров по длине проточной части турбины

Рассмотрим, как и почему основные параметры потока меняются вдоль проточной части ступени тур­бины.

Как было отмечено при объяснении принципа действия, межлопаточные каналы РК и СА турбины имеют конфузорную форму. Поток в них ускоряется: в от­носительном движении в РК и в абсолютном движении в СА . Поскольку абсолютное движение в СА и относительное в РК являются энергоизолированным, то согласно уравнению Бернулли увеличение скорости приводит к снижению статиче­ского давления и плотности рабочего тела .

Абсолютная скорость потока в РК снижается из-за отбора энергии от по­тока рабочего тела с₁> с₂.

Запишем уравнение энергии в тепловой форме в абсолютном движении для решетки РК:

В РК осуществляется отбор работы ( ). Следует напом­нить, что внеш­ним признаком передачи/отбора работы в термодина­мическом процессе является нали­чие физического движения. Исходя из этого, можно заключить, что работа отводится только в РК. В СА энергообмена нет ( ).

Учитывая, что и с₁> с₂, то из приведенных выше уравнений можно сделать вывод, что и Откуда следует, что в ра­бочем колесе статиче­ская и полная температуры растут и .

Уравнение энергии в механической форме в абсолютном движении для РК можно за­писать в сле­дующем виде:

Если учесть, что работа, отбираемая РК, многократно пре­восходит энер­гию, затрачиваемую на преодоление потерь, то из данного уравнения можно сделать вывод, что полное давление в РК снижается .

Аналогично запишем уравнения энергии в тепловой форме в абсолютном движении для СА:

Учитывая, что в СА работа не отбирается , рост абсолютной скоро­сти компенсируется снижением энтальпии . А это в свою очередь приво­дит к снижению статической температуры .

Отсутствие энергообмена обуславливает равенство полных энтальпий тем­ператур на входе и выходе СА ( и ).

Уравнение энергии в механической форме для СА выглядит следующим образом можно:

Так как , изменение пол­ного давления вы­звано только затра­тами энергии на преодоление потерь. Учиты­вая, что , то падение полного давления будет незначи­тель­ным. Обычно оно не превышает 5%. Если бы процесс в вы­ходной системе проходил без потерь, то полное дав­ление было бы там неизменно .

Полученная в результате прове­денного анализа качественная кар­тина изменения основных параметров потока по длине ступени осевой тур­бины приведена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 – Изменение параметров потока в ступени осевой турбины