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: 150

Скачиваний: 0

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

Эта характеристика безразмерная и имеет то же значение,

что и отношение скоростей -jf- для ступени.

При одинаковой окружной скорости на всех ступенях по­ следнее выражение приводится к виду:

m

=

l / z - u 2

 

 

(8.53)

V C t^CP

Таким образом, в неявном виде получается связь между

характеристикой многоступенчатой турбины Й с р И характе~ ристиками отдельных ступеней.

Для оценки многоступенчатых турбин используют характе­ ристическое число, которое является частью (8.53) и опре­ деляется отношением

 

г

 

О)

игк

(8.54)

н г к г /Д ж с2

Это характеристическое число представляет собой комбина­ цию конструктивных, газодинамических и тепловых параметров

турбины. В отличие от безразмерной характеристики (Jr-j

характеристическое число со является величиной именован­ ной и зависящей от выбора единиц измерения входящих в него

величин.

 

 

Связь между характеристическим

числом со и отношением

(-^Н

на основании

равенства (8.53)

представляется в сле-

\ А /

с р

 

 

дующем виде:

г

 

 

 

 

 

со =

К-1 Uк

(8.55)

174

Для турбин без использования выходной энергии из пре­ дыдущей ступени в последующей в формулах (8 .51)-(8 .55) коэффициент ji = О и их написание упрощается. Например формула (8.54) запишется так:

со

(8.56)

Но Зависимость к .п .д . турбины от характеристического чис­

ла изображена кривой А на рис. 67. Увеличение характе-

I U \

ристического числа ш или I— jcpтак же, как и характери­

стики одной ступени, до некоторого предела сопровождается повышением к .п .д . При определенном значении и> к .п .д . достигает максимума, а дальнейшее увеличение характеристи­ ческого числа приведет к снижению к .п .д . турбины. Увели­ чивать характеристическое число многоступенчатой турбины можно увеличением окружной скорости ступени ила увеличе­ нием числа ступеней. На рис. 67 нанесена кривая Б , пред­

ставляющая собой

зависимость

 

 

Z

U2К

2 • Н0

/ J L '2

 

I

(8.57)

К--1

 

U. Уев

 

при

неизменной величине

Н0

. Эта кривая имеет вид

парабо-

лы

и показывает,

что

*

LL

растет

пропорционально

квадра-

I

I ti \ 2

s

к";

 

 

габариты и вес

турбины,

* y ^ - J cp. Величина

1ГКопределяет

ибо

U

- есть

окружная скорость ступеней, пропорциональ­

ная

их

средним

диаметрам, а знак £ означает суммирование

И. по числу ступеней, т .е . характеризует длину турбины.

По графикам

видно, что снижение (— ) от 0,6 до 0,5 сни-

 

 

 

Vct /ер

жает

к .п .д . на

2,8-3,0% и уменьшает I U.I приблизительно

 

 

 

K=i

на 35%, что равносильно уменьшению числа ступеней на 1/3

или

снижению числа

оборотов на

15-17%.

Уменьшение (—)

от

0,65

до 0,40 уменьшает к .п .д .

на 8% (с

\Ct /ср

0,89 до 0,81),

а

1

2

2,5 раза.

 

 

 

I

U к понижается в

 

 

 

К=1

 

 

 

 

 

 

У построенных газовых турбин |-jr~jcp колеблется в преде­

лах от 0,40 до 0,66, а характеристическое число со= 0,320* 0,900. При отсутствии ограничений по весам и габаритам тур­ бины и необходимости получения максимального значения

к .п .д . рекомендуется принимать (*)= 0.85О-1Д25, 4 Е , г 0 ' 65* 0,75. С целью уменьшения веса и габаритов целесообразно отказаться от достижения максимально возможных или просто высоких значений к .п .д . и проектировать турбину для зна­

чений о) =0,320-0,72^ (^ -)ср = 0,4 —0,6 J .

В тех случаях, когда считается целесообразным прини­ мать на расчетном режиме характеристики отдельных ступе­ ней, соответствующие неисходящей ветви кривой зависимости

к .п .д . от со или (Jr-)Cp (рис. 67), характеристическое чис­

ло многоступенчатой турбины может быть выше указанных зна­ чений. При этом надо иметь в виду, что к .п .д . турбины в зоне максимума его с изменением со изменяется мало.

На основании зависимости -г|= ^со)или т[=

^построен­

ных по данным выполненных турбин, можно по выбранному зна­ чению для проектируемой турбины со составить представле­ ние о возможном ее к .п .д .

176

Кроме того, пользуясь характеристическим числом to , можно ориентировочно оценить число ступеней турбины. Пола­ гая окружные скорости ступеней равными (профиль проточной

части

с D= const)

и исходя

из формулы (8 .54),

получим:

 

 

 

u>

=

zU

 

 

 

(8.58)

 

 

 

 

 

Н.(1+£)

 

 

 

 

 

 

 

Z

=

цН0(1+5г)

 

 

(8.59)

 

 

 

U2

 

 

 

 

 

 

 

 

значение

к .п .д ., выбирает­

Ориентируясь на необходимое

ся со

или (— )

,

принимается величина И

и по формуле

 

VCt /ср

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.59) находится число ступеней в турбине.

 

 

Учитывая конкретные

значения

)i

и ос

для

газовых

турбин

часто полагают

- « О н

пользуются

в практических

расче-

 

 

 

<А

 

 

 

 

 

 

 

тах формулой

(8 .56).

 

 

 

 

 

 

 

§ 8. Протечки газа через уплотнения

Уплотняющие устройства устанавливаются в кольцевых ще­ лях, образующихся в местах прохода вала ротора через кор­ пус и диафрагмы турбины, для предотвращения чрезмерных протечек газа в этих местах. На пути протекающего через кольцевую щель газа ставятся сопротивления процессу те­ чения, требующие для своего преодоления затраты потенциаль­ ной энергии текущего газа. Кинетическая энергия, необхо­ димая для преодоления этих сопротивлений, получается за счет падения давления текущего газа, причем количество и характер этих местных сопротивлений подбирается так, что­ бы спорости протока через щель были небольшие и, следова­ тельно, было бы небольшим количество протекающего газа. Для более эффективной работы щели необходимо, чтобы ско­ ростная энергия, приобретенная газом в щели, в последую­

177

щей камере целиком переходила бы в тепловую, и скорость, необходимая для протекания через следующую щель, получа­ лась бы целиком за счет нового падения давления в щели. Такому условию удовлетворяют многокамерные лабиринтовые уплотнения, которые в основном и применяются в газовых турбинах (рис. 68).

t t j t ///(( l U(III(Hll

В представленной схеме лаби-

ринтового уплотнения местными

п

н- t --Ti

 

 

сопротивлениями являются

щели,

j

 

поставленные в кольцевом

зазоре

pj

1

1 i

 

между ротором и статором,

но рас­

 

 

i

 

 

положенные так, чтобы одна щель

 

 

 

 

не стояла прямо против другой,

 

 

 

 

 

 

h

i

i

i

а была бы смещена по радиусу.

 

При таком расположении щелей газ,

 

 

1pj p

H h

~i—

обладающий осевой скоростью, не

 

1 1 1 1

i

может использовать эту скорость

 

I 1 11 i

 

для протекания через следующую

 

Рис.68

 

 

щель, а неминуемо потеряет ее в

 

 

 

 

 

следующей за щелью большой каме­

ре. Для исключения опасных последствий возможного касания вращающихся и неподвижных частей уплотнения одна из таких частей должна иметь острую кромку у щели, которая в слу­ чае касания сработается без большого тепловыделения. Мини­ мальный радиальный зазор в уплотнениях устанавливается исходя из условия обеспечения надежной работы турбомашин, особенно при запуске. Часто его принимают больше минималь­ но необходимого. Радиальные зазоры лабиринтовых уплотнений принимаются в зависимости от диаметра и при его величине

около 0,5 -0,7

м они могут быть в пределах 0,3 -0,4 мм и

более.

 

 

Сущность действия лабиринтовых уплотнений заключается

в

следующем.

Давление перед уплотнением обозначим р4 , а

за

ним - р2 .

Весь перепад давления в уплотнении отр1дор2

распределяется между всеми кольцевыми щелями. Таким обра-

178

Смотрите также файлы