Теоретические сведения. Процесс преобразования энергии рабочего тела в турбинной ступени сопровождается
Процесс преобразования энергии рабочего тела в турбинной ступени сопровождается рядом потерь (рис. 17). Они представляют собой затраты части кинетической энергии на преодоление соответствующих сопротивлений и не переходят в механическую работу. Потери энергии в ступени условно делятся на основные и дополнительные. К основным потерям относятся потери энергии, связанные с протеканием рабочего тела в направляющей Δh1 и рабочей Δh2 лопаточных решетках и потери с выходной скоростью (потери выходной кинетической энергии) Δhc2. Указанные потери свойственны всем типам ступеней. Дополнительными потерями энергии в турбинной ступени могут быть: – потери трения поверхностей диска и бандажа рабочих лопаток Δhтр; – потери от перетечек рабочего тела в ступени, когда часть его проте- кает через осевые и радикальные зазоры помимо одной или обеих ло- паточных решеток Δhу;
гут вообще отсутствовать в зависимости от типа ступени, размеров решеток, типа и параметров рабочего тела. КПД ступени, учитывающий основные потери, называется относительным окружным (лопаточным) КПД ηu, а учитывающий все потери (основные и дополнительные)–относительным внутренним КПД ηoi. Относительный окружной КПД ступени (1) где окружной перепад энтальпий; – полный изоэнтропийный перепад энтальпий, т.е. при расширении рабочего тела без потерь энергии и без теплообмена с внешней средой; и – энтальпии рабочего тела соответственно полная в начале теплового процесса и статическая в конце изоэнтропы при давлении за ступенью p2 (рис.17); C0–условная изоэнтропийная скорость. Из уравнения (1) получим , (2) где – коэффициенты соответствующих относительных потерь энергии. В многоступенчатой турбине выходная кинетическая энергия промежуточной ступени может частично или полностью использоваться в следующей ступени. Доля использования кинетической энергии оценивается коэффициентом μ, который зависит в основном от плавности очертаний проточной части и режима работы турбины. Его значения находятся в диапазоне В таких случаях располагаемая энергия данной ступени , а окружной КПД ступени . (3) Очевидно, что . Выражение (2) для КПД можно написать в иной параметрической форме. Согласно уравнению турбомашин, для осевой турбинной ступени , где u– окружная скорость на среднем диаметре рабочего колеса (рис.18); , проекции на ось u абсолютных скоростей и выхода потока из направляющего аппарата и рабочего колеса; и – углы между осью u и векторами скоростей и (отсчитываются соответственно от положительного и отрицательного направлений оси u). По определению
; Получим Таким образом, относительный окружной КПД ступени является сложной функцией отношения скоростей , степени реактивности , коэффициентов скорости и и углов выхода потока из решеток и . В частных случаях выражение для КПД принимает более простую форму. Например, для чисто активной ступени ( , и ) получим . (4) Если принять все характеристики решеток неизменными, а отношению скоростей давать различные значения, то выражение (4) представляет собой параболическую зависимость КПД от отношения (рис.19, кривая ). Вычисляя частную производную и приравнивая ее к нулю, получим оптимальное значение отношения , при котором КПД имеет максимум ≈ .
Как уже отмечалось, исключительная сложность физических явлений, сопровождающих процесс преобразования энергии в турбинной ступени, не позволяет получить обобщающую зависимость относительного внутреннего КПД от большого числа факторов для огромного многообразия конструкций ступеней. Поэтому в исследованиях турбинных ступеней большое значение имеет эксперимент. Он дает возможность получить зависимости КПД от конструктивных и режимных параметров как результат совокупного действия всех взаимосвязанных потерь энергии, присущих конкретной ступени. В практике турбостроения широкое распространение получил наиболее надежный и достаточно простой способ экспериментально- го определения относительного внутреннего КПД ступени путем определения внутренней мощности ступени . При этом она опреде- ляется посредством прямого измерения развиваемого вращающего момента, используя различные нагрузочные устройства, например, описанные в разделе 2 настоящих методических указаний. В лабора- торной работе №3 используется именно этот способ определения зависимости .
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (959)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |