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

Таким образом, использование выходной энергии предадут щей ступени в последующей повышает располагаемую энергию следующей ступени на величину кинетической энергии:

Л

Ч(к-1)

Чво-i) ~

Условия, обеспечивающие полное использование выходной энергии, выдергиваются надежно только на расчетном режиме работы ступеней. Всякое изменение режима работы приведет к из. енению угла атаки и послужит причиной частичного перехода кинетической энергии потока в его тепловую энер­ гию. К этому же приведет чрезмерное увеличение осевого зазора между венцами лопаток, отбор газа и подача допол­ нительного количества рабочего вещества в осевой зазор и другие помехи перетеканию потока из одной ступени в дру­ гую.

Поэтому при тепловых расчетах и изображении процесса на диаграмме L-S вводится коэффициент использования выход­ ной энергии - )лс . При полном использовании выходной кине­ тической энергии jrc = 1,0; частичное использование энер­ гии учитывается значением < 1 ,0 . Полная потеря выходной кинетической энергии соответствует значению jic = 0. При частичном использовании выходной энергии в процессе на диаграмме L-S от точки А2(к-1^откла^,ы-вэем потерянную часть

ходя энтальпию торможения на входе в ступень.

Выражение для располагаемой энергии промежуточной сту­ пени при частичном использовании выходной энергии также

Как * Ка*+ .М-сЧЧк-1)= Как+Ме-^тр- * ^8Л 7)

156

Если выходная энергия предыдущей ступени не использует­ ся в последующей ступени, то располагаемый перепад тепла на последующую ступень будет равен haK+Ak*.

Процесс в промежуточной ступени на диаграмме i-SH3o6- ражен на рис. 63. Основные величины, характеризующие рабо­ ту промежуточной ступени, определяются по следующим фор­ мулам:

157

При рассмотрении процесса расширения гааа в ступени видно, что тепловой эквивалент потерь течения повышает температуру и энтальпии газа. Часть теплоты трения в сту­ пени еще в ней самой превращается в полезную работу. Эта часть теплоты трения называется возвращенным теплом рас­ сматриваемого процесса расширения.

Рассмотрение процесса расширения газа в многоступенча­ той турбине позволяет установить одно из важнейших свойств многоступенчатой турбины. Пусть турбина работает при на­ чальных параметрах газе, р* , Т0* к давлении за турбиной p2z. Проведя из точки А* , соответствующей состоянию газа при параметрах р* , Т*. изоэытропу Aj Agrt до изобары рп , полу­ чим изоэятропийный (располагаемый) перепад тепла на тур­ бину На :

138

(8.20)

2

В соответствии с числом ступеней турбины z располагаемый перепад тепла Но. делится на z частей. Для простоты поло­ жим z = 3, т .е . будем рассматривать процесс расширения в трехступенчатой турбине (рис. 64).

Изоэнтропийный процесс расширения газа в первой ступе­ ни изображается линией А0Ага » а располагаемый тепдопере-

пад на ступень составит

2

= bai+ T • (8.21)

Изоэнтропийные процессы расширения газа (при отсутствии потерь в предыдущих ступенях) во второй и третьей ступе­ нях соответственно начинаются в точках Aa t и Aa-t* Поэтому адиабатные перепады тепла по ступеням соответственно равняются

Для изоэнтропийного процесса расширения в турбине соблю­ дается равенство

Действительный процесс-расширения в турбине пойдет не по изоэнтропе A?A2{tA^t » а по политропам, самостоятельным для каждой ступени. Процесс в первой ступени пойдет по политропе А* АоАцАгглДвА.Точка Добудет характеризовать состояние газа в начале процесса расширения во второй сту­ пени. Значит из-за наличия потерь энергии в первой ступе­ ни изменяются параметры состояния газа в начале процесса расширения во второй ступени, т .е . температура будет не

1 а Та и энтальпия вместо La t будет равна 1а .

159

В этом случае изоэнтропийный процесс расширения но нто

рой ступени пойдет по линии Аг^А^и адиабатный перепад тепла для нее определится величиной СрТаДтг» которая при

T2i>T2it и одинаковых остальных величинах будет больше-

на величину т . е . будет соблюдаться равенство

ha^CpTai' - й(12+ Н.аг= CpT2i ( 8 . 22)

г д е A h 2= Ср-Дт2(Т2ГТ ^ ) - п р и р а щ е н и е р а с п о л а г а е м о г о п е р е п а д а

рями в первой ступени, приводит к некоторому повышению располагаемого перепада тепла в последующей ступени и ча­ стично используется в ней.

Аналогичное соотношение получается и для третьей ступе

ни, т . е .

Ь(и=Ь.а1+ Ah.j= СРТ22

поэтому сумма адиабатных теплоперепадов по ступеням

Kai+ ^аг + Кдз+ДН2+ДКз = Hq.+ Ahj •

Сумма располагаемых перепадов тепла для ступеней тур­ бины

Hai + Каг+ haj= Kai+Ka2+ Каз+ ДНг+^Н.3+ £1во+£1в1+Я-Й2

в соответствии с процессом, изображенным на рис. 6 4 ,может

быть представлена формулой

h-ai + Наг+1т-й5= L*- Дк г+й h3+qbl+q3г=На+£ Ь.г+Д к5+с|,вг+q,

а 61

или

3

Сумма Н^+1Д1як представляет собой перепад тепла, ното-

)С®2.

рый действительно срабатывается в ступенях турбины, по­

дущей ступени увеличивают энтальпию выходящего газа и его температуру, а это приводит к увеличению располагаемого теплоперепада для последующих ступеней. Появление и воз­ можность использования в последующих ступенях возвращен­ ного тепла является одним из важнейших свойств многосту­

162