КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Характеристики турбинных решеток
III. Течение пара в турбинных решетках. 1. Геометрические характеристики. В турбине в качестве каналов для течения пара используют кольцевые решетки. Кольцевые решетки – это система каналов, образованных одинаковыми профилями специальной формы. Соответствующим выбором формы профилей и их расположением в решетке можно создать каналы с требуемым законом изменения площади сечения. Например, решетка с суживающимися каналами используется для ускорения потока до скоростей меньших скорости звука (рис.1). Рис.1 Решетка с суживающимися – расширяющимися каналами служит для получения сверхзвуковых скоростей (рис.2). Рис.2 В решетках с постоянным сечением ускорения потока не происходит (рис.3).
Рис.3
Рис.4: dк – корневой диаметр; dп – периферийный диаметр; d – средний диаметр ступени; l – высота лопатки.
В турбинных ступенях различают сопловые (направляющие) и рабочие решетки. Сопловые решетки – это совокупность неподвижных (направляющих) лопаток, установленных в статоре турбины. Рис.5: t1 – шаг решетки (расстояние между соседними профилями); αy – угол установки профиля; b1 – хорда профиля (расстояние между наиболее удаленными точками [в цилиндрическом сечении]); O1 – минимальное сечение канала на выходе (горло): O = t· sin α1; α0 – угол входа; α1 – угол выхода; Δ – толщина выходной кромки; B – ширина: B = b· sin αy; α1эф = arcsin O1/ t1 – эффективный угол выхода потока из решетки. На профиле различают входную и выходную кромки, спинку (выпуклую часть) и сторону давления (вогнутую часть).
Выходная часть решетки (на рис.6 - abc) называется косым срезом. Рис.6 Относительные характеристики:
ü относительный шаг ; ü относительная высота ; ü относительная толщина выходной кромки ; ü веерность . Степень парциальности е – отношение длины дуги, занятой соплами L, ко всей длине окружности по среднему диаметру решетки:
Рис.7 Рабочая решетка – это совокупность подвижных рабочих лопаток, установленных на роторе турбины.
Рис.8. Рабочая решетка: B2 – осевая ширина профиля; β1 – угол входа; β2 – угол выхода; a1 – ширина входного сечения; a2 – ширина сечения на выходе; β2эф – эффективный угол выхода потока из решетки.
2. Газодинамические характеристики. Газодинамические характеристики необходимы для теплового расчета турбинных ступеней. Их значения можно оценить теоретически, но чаще они определяются экспериментально. К основным газодинамическим характеристикам относят: 1.) коэффициент потерь энергии, 2.) коэффициенты скорости, 3.) коэффициенты расхода, 4.) угол выхода потока из решетки. Коэффициентом потерь энергии решетки называют отношение потерь энергии в потоке к располагаемой энергии потока в решетке. Рис.9 Потери энергии в соплах: Потери энергии в рабочей решетке:
Эти потери представляют собой затраты механической энергии потока на преодоление сил трения и других сопротивлений в решетке. Эта энергия, в свою очередь, превращается в теплоту и вновь возвращается в поток при низком тепловом потенциале, повышая энтальпию h и энтропию s потока на выходе из решетки. Располагаемая энергия решетки определяется как разность энтальпии полного торможения перед решеткой и энтальпии в потоке за решеткой при изоэнтропном течении: ; . Таким образом, коэффициенты потерь энергии запишутся: для сопловой решетки: для рабочей решетки: ; . Коэффициенты скорости сопловой φ и рабочей ψ решетки – это отношение действительной скорости потока к теоретическому значению скорости:
для сопловой решетки: для рабочей решетки: ; ; ; .
Тогда: Коэффициентом расхода решетки называется отношение действительного расхода через решетку к теоретическому расходу массы рабочего тела через ту же решетку: . Теоретический расход для суживающихся дозвуковых решеток можно определить из уравнения неразрывности по формуле:
Для сопловой решетки: , где F1 = l1·O1·z1, z1 – число сопловых каналов в решетке; c1t; v1t – теоретическая скорость и удельный объем на выходе из сопловой решетки. Для рабочей решетки: , где F2 = l2·O2·z2, z2 – число каналов (лопаток) в решетке; w2t; v2t – теоретическая скорость и удельный объем на выходе из рабочей решетки. Действительный расход рабочего тела через решетку отличается от теоретического из-за неравномерности поля скоростей в выходном сечении решетки. Эта неравномерность вызвана наличием пограничных слоев на поверхностях лопаток, а также неравномерным полем давлений в выходном сечении канала – давление на выпуклой стороне (спинке) лопатки меньше давления на вогнутой поверхности. При сверхзвуковых скоростях на выходе из суживающихся решеток теоретический расход вычисляется через критические параметры: ; . Для решеток с расширяющимися каналами вместо площади выходных сечений F1 и F2 подставляют площадь минимальных сечений Fmin: ; .
Δβ = 180˚ - (β1 + β2) ≤ 105˚ Δβ ≤ 130˚ ≤ 145˚
Рис.10 Углом выхода потока из решетки α1 и β2 называется среднее значение углов направления векторов действительных скоростей за решеткой. Осреднение производят по шагу t и высоте l с помощью уравнения количества движения. Принято для современных решеток при дозвуковых скоростях за действительный угол выхода принимать значение эффективного угла выхода: 3. Режимные параметры потока. К режимным параметрам относятся: Þ угол входа потока в решетку: α0, β1; Þ числа Маха и Рейнольдса: M, Re; Þ степень турбулентности потока: ε; Þ степень влажности потока: у0. 4. Классификация турбинных решеток. На каждом турбостроительном заводе принята своя классификация турбинных решеток. В дальнейшем будем рассматривать профили МЭИ классификации, приведенной ниже.
Как сопловые, так и рабочие (активные) решетки различают по диапазону чисел Маха (М), на которые они спрофилированы: Ø А – для дозвуковых скоростей (М < M*=0,85); Ø АК – дозвуковые для малых высот лопаток; Ø Б – околозвуковых скоростей (М* < M < 1,2); Ø В – сверхзвуковых скоростей (М > 1,2); Ø Р – суживающиеся / расширяющиеся для сверхзвуковых скоростей (для рабочих решеток). Обозначения типов профилей. Первая буква: С – сопловая; Р – рабочая. Две цифры: значение расчетного угла входа потока. Две цифры: значение угла выхода потока из решетки (среднее значение диапазона углов, для которых может применяться данный профиль). Последняя буква: уровень скоростей, на которые рассчитан профиль. Пример: С – 90 – 12 А - это сопловая решетка с α0 = 90˚, α1 = 12˚, рассчитанная на дозвуковые режимы истечения. Р – 30 – 21 А - это сопловая решетка с β1 = 30˚, β2 = 21˚, рассчитанная на дозвуковые режимы истечения.
Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 5979; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |