Файл: Кононов, Н. И. Газовые турбины. Теория и расчет учебное пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 156

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

135

пой An А0 А4 . Точка А* на изобаре р^характеризует со­ стояние газа в конце этого процесса.

Язоэнтропийный и действительный процессы расширения в

каналах^рабочих лопаток изображаются соответственно ли­

ниями A, A£t

и h. А2л . Состояние газа на

выходе из кана­

лов рабочих

лопаток и на входе в диффузор

определяется

соответственно

в точках А ^и

ДА .

 

 

д

Во входное

сечение диффузора газ

поступает

со скоростью

к кинетической энергией

(г^)г

Изоэнтропийный про­

с г

- j- .

цесс сжатия в диффузоре изображается линией A*-Att » а

действительный

процесс сжатия политропой А2 Аа}

. Точка f\

на

изобаре р5

характеризует

состояние газа в конце про­

цесса сжатия в диффузоре. Вследствие сжатия энтальпия га­ за возрастает, а из-за наличия потерь в диффузоре возра­ стает и энтропия. На выходе из диффузора газ имеет ско­

рость сэ и кинетическую энергию

При использовании выходной энергии из диффузора про­ цесс в турбине с диффузором заканчивается при параметрах,

определяемых

в

точке А,. .

Полные параметры для этого слу­

чая будут равны р3

, Tj*

,

Г, =1*

. Вели выходная

энергия

из диффузора

не

используется, то процесс в турбине

с диф­

фузором завершится при параметрах,

определяемых

в

точке

А* на

изобаре р , ,

где

 

 

=

г-

‘

 

 

1-

-

 

 

А*

за

'

 

 

полное давление

ра

рабочими

лопатками определяется

по формуле

 

 

 

 

 

1 JL

 

 

 

 

 

 

 

I

л.аА.,',2

 

к

 

 

 

А *

 

л-1

 

к-1

 

 

 

А I

V*?

 

 

 

 

V. I . 2)

 

Л = P J i + - ~

 

 

= р *

 

 

 

 

 

 

•2—

 

R ■

 

 

 

 

 

 

 

 

СКЧ К ‘2Л_

 

 

 

 

для определения полного давления за

диффузором восподь-

зуемся формулой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рз = Р^

i +

cl

 

=

р,

 

н/м1 (Т З ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ^ R T 5

 

 

 

 

Ь ь

Давление pt и р* связаны между собой

соотношением

Ps'- ^ а Р Г ,

(7 .4)

где <з^ - коэффициент восстановления

полного давления,для

которого в курсах газодинамики выведена следующая формула:

г 2 4 ^ № - ( « ? - о й

1 д .

(7 . 5)

‘ L2k(k*1)K T,*-i u (k4 ) < 4

J

формуле (7 .5)

Коэффициент б"д можно определять расчетом по

или находить по таблицам газодинамических функций. К.п.д. диффузора определяется по формуле

 

п

^2.

(i-at ~ W)

(7.6)

 

12

т ( 4 - с аэ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и обычно

бывает равен 0,75-0,90. В идеальном

случае,когда

TI1А= 1,0,

С?. = 1,0 и давления р* и р , становятся равны-

ИИ.

 

 

 

 

Внутренняя работа турбины определяется равенством

и может быть получена на диаграмме L - S b виде

соответст­

вующего отрезка.

На рис. 56 совмещен процесс расширения в одноступенча­ той турбине, работающей без диффузора, у которой р ^ р , - Учитывая (5 Л ) и (3 .8) из сравнения процессов расширения в турбине с диффузором и без него получаем следующие соот­

ношения располагаемых теплоперепадов для указанных вариан-

тов

¥с

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7 .7)

 

 

. А*

А '

А2"

 

 

 

Са. .

(7 .8)

 

 

 

 

2.

1

 

 

 

 

 

 

 

Ъ*

у /

е.

.

(7 .9)

 

 

2.

 

 

•V

п а

 

 

 

 

 

 

а

а

 

Специальные обозначения величин р2 , сг использованы

только при совместном рассмотрении процессов, изобра­ женных на рис. 56.

137

Из этих равенств находим увеличение располагаемых тепдоперепадов тепла на турбину, вызванное установкой за тур­ биной диффузора, т .а .

и

Увеличение располагаемого теплоперенада на турбину приво­ дит к увеличению внутренней работы турбины на величину

A U ^= v4. - Ь-и и соответственно ее мощности. Дополнительный теплоперепад, подучаемый в результате расширения от давления р 3 до давления р£ , связан с дополнительной потерей анергии в о.баопатыванни, равнойДс^(рис. 56).Кроме того, при сжатии в диффузоре возникает потеря энергии

ДУ1Д= L* —

. Следовательно, установка диффузора неизбе*-

но связана

с дополнительными потерями энергии, равными

et

нив располагаемого перепада тепла на турбину за счет так называемого перерасширения газа, из (7.7) находим:

 

(7.10)

Учитывая, что h tt=

из (7.10) нахо-

диы:

 

 

i

Из формул (7 .I I ) , (7.2) и (7 .3) следует, что с уведаче-

наем

138

над тепла

яа

турбину возрастает. К этому же приводит и

 

£

. Примерная зависимость

коэффициента Ji от

уменьшение

-Сjr и о

с учетом изменяемости к .п .д .

диффузора в зависи-

мости от тех же величин изображена на рис. 57. Понижение к.п.д. диффузора свидетельствует о росте потерь в диффузо­ ре и увеличении дополнительных потерь в комплексе турбины с диффузором, что приводит к повышению давления р 2 и тем

самым к уменьшению Aha no

сравнению с теми их значениями,

'которые

они имели бы

при

более высоких значениях г ц .

В пределе при гцг*" 0

изобара р 2

сольется с изобаройрэ .

Сравним работу турбины с диффузором и без диффузора при

условии

одинаковых начальных параметров р* и Т 0

и давле­

ния за

рабочими лопатками - р £ .

При всех прочих

одинако­

вых условиях работы турбин процесс расширения газа в тур­ бине баз диффузора в этом случае протекает по линии

А*

АА2 и заканчивается в точке А*

на изобаре р 2 .

Суммы потерь энергии в турбинах

 

) ^цдя обоих

турбин одинаковы. Поэтому энтальпи^

точки А* равна

 

энтальпии

точки А, , т .е . t 3=i^= i*

,

и внутренняя

рабо-*

та в обоих случаях будет одинаковой.

 

 

 

Разница условий работы турбины заключается ъ том,

что

комплекс турбины с диффузором выпускает газ при давлении рз » а турбина без диффузора выпускает его при давлении р£<ср5 . Считая, что располагаемая работа турбины и комп­

лекса равняется изоэнтропийным теплоперепадам,определяемым

начальным и конечным давлениями процесса расширения

(р * и

Ра

; РТ и Рз ), видим,

что для получения внутренней

рабо­

ты

ккал/кг

турбина

с диффузором затрачивает

Дж/кг,

а турбина без

диффузора -

Дж/кг.

 

 

,139

§ 3. Коэффициент полезного действия турбины с диффузором

Положим, что давления за рабочими лопатками турбины, работающей с диффузором, и турбины без диффузора одинако­ вы. Такое допущение позволяет просто получить необходимые зависимости, справедливые в общем случае.

Обозначим:т£ к .п .д . турбины с диффузором.

Для рассматриваемого случая с учетом данных рис. 56 располагаемые теплоперепады по статическим и полным пара­

метрам

будут равны:

 

 

 

-

 

для

турбины,

работающей

с диффузором,

-

для

турбины, работающей без диффузора,

Значения

 

Ч '

и

h‘a*

определяются по формулам:

к .п .д . соответственно

-

 

для

турбины,

работающей

с диффузором,

 

 

 

г Л _ А

(7.12)

 

 

 

^

h'

 

 

 

 

А*

Л

(7.13)

-

для

турбины,

 

Vu-

 

работающей без диффузора,

 

 

 

 

А .

(7.14)

 

 

 

 

L.A-

 

 

 

 

 

 

 

(7.15)

йз (7 .12), (7 .1 4 ), (7.10)

*

 

к (7 .I I ) получаем:

 

 

П Г - И 1

 

 

(7.16)

140

Смотрите также файлы