Файл: Кононов, Н. И. Газовые турбины. Теория и расчет учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 144
Скачиваний: 0
меньше . При выборе угла Р 2 следует учитывать высоту рабочих лопаток, которая должна быть не менее высоты со пел.
Приняв соотношение a^=jbg и $ .,- а г , мы тем самым допу скаем, что сопловые (направляющие) и рабочие лопатки мож но выполнять одинакового профиля. Б этом случае цедесообоазно использовать для изготовления лопаток катаные про фили. Практически эти соображения явились основной причи ной применения ступеней с (> = 0 ,5 . В настоящее время ло патки газовых турбин изготовляются фрезерованием или литьем, поэтому технологические соображения не являются основой для выбора степени реактивности ступени. Степень реактивности выбирается по соображениям, о которых пойдет речь ниже.
Используя формулу (5 .10), построим кривую зависимости
Анализируя результаты, полученные из рассмотрения двух
частных случаев (9 = 0 и у = 0 ,5 ), и зависимость г[и=:£(о^<?)
для промежуточного значения () , можно сделать следующие выводы.
I . Оптимальное отношение скоростей зависит от степени реактивности и определяется по формуле
|
|
(5.23) |
|
возрастает с увеличением |
и уменьшается при |
увеличении сх., . |
|
|
3. |
Максимальное значение к.п.д.т^цтв%несколько возраста |
|
ет с |
увеличением ^ , так как сумма относительных потерь в |
|
соплах и на рабочих лопатках уменьшается при этом. |
||
Каждому значению степени реактивности соответствует |
||
своя |
зависимость |
|
100
д. При увеличении о работа ступени |
с высоким к .д .д . |
|
' |
|
а |
обеспечивается в более |
широком диапазоне изменения -у ,так |
|
|
|
*fc |
как чем больше 9 , тем |
подоже протекают |
кривые к .п .д . |
вблизи максимума. Это объясняется более медленным измене
нием скорости с 2 и выходных потерь при изменении и, и ро |
|||
сте |
. |
|
|
5. |
С увеличением (> |
влияние |
коэффициента скорости-цг на |
т^и возрастает и при |
q = 0 ,5 |
оно становится практически |
|
равным влиянию коэффициента скорости ш . |
|||
6 . |
Характер зависимости |
изображен на рис.40. |
|
К.п.д. |
на окружности, |
определенные по полным параметрам, |
|
мало изменяются при значительном (IO-s-15%) отклонении -у^
от оптимального их значения. Это объясняется малым измене
нием |
и ^ п р и |
указанных изменениях -у . При больших |
||
отклонениях а |
от оптимального его |
значения заметно увели- |
||
|
Ч |
и потому наблюдается |
существенное падение |
|
чивается £ + |
||||
r f |
. На основании изложенного при |
рациональных |
значениях |
|
у |
можно при расчетах задаваться значением г |
, практиче |
||
ски не допуская погрешностей в расчетах. |
|
|||
7. Величина и характер изменения |
к .п .д . независимо от |
|||
степени реактивности в основном определяются потерей с |
||||
выходной скоростью, которая зависит от -у и угла ot, и при
прочих равных условиях получается минимальной при осевом выходе потока газа.
8. Для достижения максимального значения к .п .д . с уве личением 9 требуется повышение окружной скорости. В тех случаях, когда окружная скорость, потребная для обеспече ния высоких значений к .п .д ., существенно превышает практи чески допустимое ее значение, применяют многоступенчатые турбины.
IQI
|
|
|
|
§ |
3. Сравнение ступеней турбины |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
c <J = 0 h ( J = 0 , 5 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Сравним между собой |
ступени с () = 0 и |
9 = |
0,5 . |
Пара |
||||||||||||||
метрам |
ступени |
с q |
= 0 |
будем присваивать |
индекс А |
, |
а сту |
|||||||||||
пени |
с |
|
= 0,5 |
- R . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
I . |
Положим, |
что одинаковый располагаемый перепад |
тепла |
|||||||||||||||
h ^ co n st срабатывается |
указанными |
ступенями при максималь |
||||||||||||||||
ном я .п .д . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Для получения максимального к .п .д . |
|
ступеней |
отношения |
|||||||||||||||
скоростей |
должны разняться |
следующим величинам: |
|
|
|
|||||||||||||
а) |
для |
ступени |
с |
q |
= О |
|
( - i f |
|
г и \ л |
|
Ч>C0SCX., . |
|||||||
|
= |
Vct |
IDpt = |
|
о |
? |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'opt |
|
||||||
б) |
для |
ступени |
с |
^p |
= 0,5 |
f-^-V |
- |
|
/g- |
соблюдаться |
||||||||
Значит, |
при |
одинаковых |
значениях ц> |
исх^должно |
||||||||||||||
равенство |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5 -24) |
||
Учтя последнее |
соотношение |
и принятые |
условия, |
|
получим |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
o p t— |
|
^ o p t — ^ ^ |
А |
|
|
|
|
(5.25) |
|||||
|
|
|
|
|
|
opt |
|
|
|
|
||||||||
Это означает, что окружная скорость ступени |
|
с q = 0,5 |
||||||||||||||||
для получения максимального |
к .п .д . |
при всех прочих |
одина |
|||||||||||||||
ковых |
условиях должна быть в ч /У больше окружной скорости |
|||||||||||||||||
ступени |
с |
у |
= 0. |
Если |
положить одинаковыми числа |
оборо |
||||||||||||
тов сравниваемых ступеней, то диаметр ступени |
с |
(> |
= |
0,5 |
||||||||||||||
должен |
в VT больше |
диаметра |
ступени с () = |
0. Учтя |
это |
|||||||||||||
обстоятельство, становится очевидным нецелесообразность |
||||||||||||||||||
работы |
ступеней |
с |
q = 0,5 при |
отношениях |
скоростей |
|
|
|||||||||||
Поэтому и все экспериментальные данные по таким ступеням представлены только в диапазоне отношений скоростей от малых до оптимальных.
102
2. |
Допустим, |
что |
окружные скорости |
ступеней равны,т.е. |
|||
uA=uR и ступени работают при оптимальных для них отноше |
|||||||
ниях скоростей: |
|
ipcosa^ |
^ |
( u \ _jpcos«J_ |
|||
|
/и лА |
||||||
|
(c^jopt^ |
2 |
|
w |
U t )opt“ |
№ |
|
Учтя |
соотношения |
|
|
|
|
|
|
|
л |
2a |
. |
|
u v 'T |
» |
|
|
С7.= ----------- |
И |
С. = —г--------- |
||||
|
* |
(pcosoi, |
|
t |
ipcoscx, |
|
|
напишем выражения для срабатываемых в ступенях перепадов |
|||||||
тепла: |
|
|
|
|
|
2о |
|
|
( 0 |
А= Y ( < f - |
|
(5.26) |
|||
|
|
q>z cosa « 4 |
|||||
|
|
’ |
|||||
|
( О " - |
т ( Ф - |
|
о1 |
(5.27) |
||
|
q>2 cos2 |
||||||
|
|
||||||
откуда ясно, |
что при |
работе таких ступеней с одинаковыми |
||||
окружными скоростями |
и оптимальными отношениями скоростей |
|||||
перепад |
тепла |
в |
турбине |
с |
(о = 0 срабатывается в 2 раза |
|
больший, |
чем |
в |
турбине |
с |
q = 0 ,5 , т .е . (h a) = £ ( h a) . |
|
§ 4. Основные параметры и характеристические коэффициенты турбинной ступени
Основные параметры ступени турбины. Для целей проекти рования, а также исследования уже выполненных турбин боль шое практическое значение имеет выбор исходных параметров, характеризующих работу и к .п .д . турбины. К числу таких
параметров относятся hIa , q , и. или ц и q .
Эти параметры в сильной степени влияют на к .п .д . тур бины, о чем свидетельствует уже известный нам график
(.рис. 40, 41). Использование параметров -|г и q в проекти-
тоз
ровочноы расчете представляет значительное удобство с точки зрения обеспечения расчетных характеристик турбин.
Имея в виду зависимости |
» ПРИ Расчетах задают- |
|
ся согласованными значениями у |
и q или |
и q . Прини |
мая большие |
степени реактивности |
(> , следует назначать и |
|||
большие отношения у- |
и наоборот. В результате расчета |
||||
получаем необходимый к .п .д . |
|
||||
Это обстоятельство обусловило |
очень широкое использо |
||||
вание параметров -jr , |
-)£• |
и р в |
теории турбин. |
||
Кроме 7U- |
, тц- |
и о |
укажем еще ряд параметров, которые |
||
также полно характеризуют |
работу |
ступеней. Такими парамет- |
|||
* |
|
wv |
w2 |
. |
|
рами могут быть: |
-р1 и |
|
|
||
Рассмотрим более подробно указанные параметры. Из соот ношений для входного треугольника скоростей можем написать:
cosot^
или
( l^ ) = |
sin^ot4. |
(5.28) |
Параметр w, характеризует кинематику потока на входе в
рабочее колесо и в этом отношении он вполне может заме
нить отношение скоростей --г . Кроме этого, как видно из
равенства |
(5 .28), |
при |
заданном |
отношение |
скоростей-^ |
||
является |
функцией |
и. . |
Таким образом, вместо |
параметра -- |
|||
можно применять и параметр - g . |
|
Ч. |
|||||
|
|
||||||
Эти параметры позволяют выявить особенности обтекания |
|||||||
рабочих лопаток, |
влияние |
ударных потерь и др. Поэтому ис- |
|||||
пользование параметров |
U. |
и |
|
для характеристики течения |
|||
-г- |
С 4 |
||||||
|
|
|
Ч |
|
|
|
|
104