Расходная характеристика ступени турбины

Расходная характеристика турбины – это зависимость параметра расхода от степени понижения давления в ступени турбины. Введём параметр расхода: .

Будем рассматривать зависимость при .

Сделаем несколько замечаний:

- у авиационных турбин , а у турбин ТНА не превышает 0,35, из чего следует, что перепад давлений на СА больше, чем на РК;

- - сумма площадей поперечных сечений межлопаточных каналов СА в области горла: ;

- выражение для определения расхода газа через турбину .

Полное давление в сечении гор – гор очень сложно измерить, поэтому определим с помощью коэффициента восстановления полного давления на участке от сечения 0 – 0 до гор – гор: . Поскольку турбина неохлаждаемая, то (трение не влияет на полную температуру). Следовательно, расход через турбину равен ,

тогда параметр расхода будет равен . (1)

Проанализируем характер зависимости при , причём оговоримся, что изменяем, но фиксируем по различным значениям.

1 случай. Сначала рассмотрим расчётный режим. Параметр нагруженности ступени , что соответствует соотношению . При повышении за счёт повышения давления повышается перепад давлений на СА , следовательно, возрастает и, соответственно, , за счёт чего возрастает параметр расхода . При в горле межлопаточного канала СА , , и дальнейшее повышение не приведёт к росту и, следовательно, к росту параметра расхода.

Если продолжать повышать давление (т.е. ), то в косом срезе СА возникают сверхзвуковые зоны. Характеристика сверхзвукового потока постепенно охватывает всё большую часть косого среза межлопаточного канала и в конце концов окажется на выходном фронте СА (см. рис.). При дальнейшем повышении за счёт аналогичный процесс начинает происходить в РК. После того, как последняя характеристика сверхзвукового потока окажется на выходном фронте РК, увеличение давления будет сопровождаться ростом статического давления . При этом будет оставаться постоянным, равным предельному значению .

2 случай. Рассмотрим нерасчётный режим .. Треугольник скоростей изменится: станет короче вектор окружной скорости, и, следовательно, уменьшится угол , что повлечёт убывание степени конфузорности . Давление на выходе СА уменьшится, перепад давлений на СА увеличится, из-за чего возрастут , и параметр расхода .

Вся характеристика в этом случае будет протекать долее круто, и критическое значение и предельное значение наступают при меньших значениях степени понижения давления.

3 случай. Рассмотрим нерасчётный режим . Треугольник скоростей также изменится: вектор окружной скорости станет длиннее, угол возрастёт. С ростом возрастёт степень конфузорности, что повлечёт рост , перепад давлений на СА уменьшится, следовательно, уменьшатся

, и параметр расхода .

Характеристика протекает в этом случае более полого, а критическое значение и предельное значение наступают при больших значениях степени понижения давления.

Дата добавления: 2014-01-07