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: 117

Скачиваний: 0

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

Изменение давления в сопле подчиняется кривой ABEj . При этом вся расширяющаяся часть сопла работает как диффузор.

Давление р1т можно определить по формуле

при давлении р1П1ра расход газа сохраняется равным отал у но ПРИ дальнейшем повышении ра расход газа умень­ шаемся плиния HF на рис. 91). Аналогичные изменения будут происходить и при уменьшении р* .

Рабочие лопатки. При изменении режима работы ступени

„ tt

могут изменяться отношение скоростей -г—, степень реак- '■'t

тивности Q и другие параметры. Изменение окружной ско­ рости (числа оборотов) при неизменной скорости Са приво­ дит к изменению входного угла потока JSi и относительной скорости w4 (рис. 92 а, б, в ).

Так как входной угол рабочих лопаток J3iAостается неиз­ менным, то в соответствии с изменением Ji4 происходит из­ менение угла атаки I = , значительное отклонение которого от его оптимального значения вызывает дополни­ тельные потери энергии и соответственное понижение к.п .д .

(пунвтирная кривая на рис. 92, г) по

сравнению с вариан­

те*, когда обеспечивается безударный

вход потока газа в

каналы рабочих лопаток. Для уменьшения дополнительных по­

терь энергии

при изменении угла атаки входные кромки ло­

паток делают

утолщенными и

закругленными.

 

Согласно зависимости_____________________ •

 

 

1

а

<1°-а

изменение скорос-та w* вызывает соответственное изменение

274

о

5

C;J

PtJ£

275

скорости w a , которое происходит за

счет изменения

ct .

р и Ф . Полагая расход газа через

сопловый аппарат

и

рабочее колесо равным, из уравнения неразрывности, запи­

санного

относительно выходных

сечений их, получим:

 

l c Sin. a l• (p j/i-p

ct

Pi = 1л • Sin

' 9гл -

откуда

находим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<ю -з >

Так как

с возрастанием

уменьшается, а отноше-

Pi

падает

с ростом

р

,

то полученное

уравнение

 

 

 

 

увеличении р

при возраста­

(10.3) позволяет заключить об

нии

. Влияние изменения

 

, вызванного

ростом ~ , на

значение w2 будет наименьшим при большой степени реактив­

ности. Поэтому при изменении

в большей мере изменяет-

ся р у ступеней

с малым их

значением (рис.

92 3, е).

Учитывая влияние

а

и р

на

к .п .д . ступени,

характер за-

 

bfc

’

 

 

 

висиности T|a= f ^ > р )д л я

данной ступени будет отличаться

от теоретических кривых, построенных для постоянного зна­ чения р , о чем свидетельствуют графики, изображенные

на рис. 92,д

,е.Для построенных ступеней турбин следует

пользоваться

зависимостями

* построенными с

учетом конкретных

параметров сопловых и рабочих лопаток

и изменяемости р

= f f-jr]

•

§2. Изменение расхода газа при изменении начальных и конечных параметров

его в турбине

Знание хотя бы приближенных законов распределения дав­ лений в ступенях турбины при нерасчетном режиме имеет большое значение, так как позволяет, не производя деталь­ ного расчета, получить представление о том, как изменяют­

ся перепагч тепла, отношение

Ct

и к .п .д . в различных

 

 

ступенях. Связь между расходом газа и давлением в ступе­ нях турбины зависит от расчетных и текущих условий, при которых работает турбина, в частности, от величины ско­ ростей газа при выходе из каналов сопел и рабочих лопа­ ток.

Приняв для нерасчетных режимов работы турбины по всем ступеням дозвуковые скорости потока газа, неизменные про­ ходные площади, бесконечное число ступеней, что равно­ сильно приближенному равенству удельных объемов газа v*«vfotданной ступени, из уравнения неразрывности, напи­ санного для выходных сечений сопловых и рабочих каналов при равенстве

получаем известную зависимость между параметрами газа и его расходом, называемую формулой Стодола-Флюгеля:

В этой формуле с индексом р записаны величины для расчет­ ного режима. Соответствующие величины для любого нерасчет­ ного режима записаны без индекса. Эта формула справедли­ ва, как это следует из допущений, сделанных при ее выводе, для ступеней с дозвуковыми скоростями при неизменных про-

ходяых сечениях в проточной части турбины, т .е . при от­ сутствии поворотных сопел, парциального впуска и др. Практикой доказано, что эта формула действительна и обе­ спечивает достаточную точность (не менее 1%) при числе ступеней z > 5. Ее использование при z < 5 не обеспечи­ вает необходимой точности. Погрешность с уменьшением чис*- ла ступеней возрастает и при одной ступени может дости­ гать 5-7%, что объясняется значительным расхождением

удельных

объемов vit

и

 

 

 

 

 

Аналогичная формула может быть получена и для началь­

ных статических параметров газа.

 

 

Если, как это часто бывает,

Т0* = Т0* ,

то формула(ЮЛ)

принимает вид:

 

 

 

 

 

 

 

G_

jLpL

2

 

 

 

PlZ

 

(10.5)

 

б Р

—5~

 

 

№

 

Pnp

 

 

Формулы (10 .4) и (10.5) используются при наличии в сту­

пенях турбины дозвуковых скоростей.

 

 

Когда

p2z мало по

сравнению

с р* и можно положить

 

 

К" /

1

Рггр

 

 

 

 

 

О

 

 

 

. pD /

\

Pop t

 

 

тогда из формулы (10.4) получим известную для критичес­

ких и сверхкритических скоростей зависимость:

 

G_ =

_pT

| / j £

 

 

(Ю .6)

 

6р '

р?Р

У То*

 

 

а при постоянной начальной температуре

 

 

 

JL

= j£_

.

(Ю.7)

 

 

 

Gp

и

pop

показывают, что рас-г

Последние формулы (10.6)

(10.7)

ход газа не зависит от давления за турбиной. Как извест­ но, расход газа не изменяется при изменении давления на выходе только при наличии критической или сверхкритиче­ ской скорости в наком-либо сечении турбины. Если критиче­ ская скорость возникла в последней или промежуточной сту­

пени многоступенчатой турбины, то во всех предыдущих сту­ пенях расход не будет зависеть от изменения давления за ступенью, работающей при критической иди сверхкритиче­ ской скорости. Поэтому для всей группы ступеней, располо­ женных перед ней, будут справедливы формулы (10.6) и (Ю .7).

Полученные формулы можно применять к турбине или груптпе ступеней многоступенчатой турбины. Для расчета одной ступени может быть подучена Г4-1 следующая формула:

( 10.8)

Этой формулой можно пользоваться в случае Одноступенча­ той турбины и применять ее последовательно для каждой

ступени многоступенчатой

турбины

Приравняв правые

части

выражений (Ю Л ) к (1 0 .8 ), полу

чаем условие, при котором возможно применение формулы

Стодола-Флюгеля для

одной

ступени, т.е

 

Р й

Рг^,

Таким образом, формула Стодола-Флюгеля применима для од­ ной ступени в том случае, когда рй изменяется в той же пропорция, что и начальное давление р* . Это условие практически может соблюдаться в первых ступенях многосту­ пенчатой турбины

§ 3. Изменение распределения теплоперепада по ступеням

Отношение теплоперепадов, срабатываемых в ступени многоступенчатой турбины, на промежуточном и расчетном режимах можно определить по формуле

279

 

 

 

( Рак)

 

 

Т *

 

V Рок) Г

(10.9)

 

!ок

 

1такр

Т*

 

ч К-1

">

*DKp

1 -

( - ¥ V

 

 

 

 

используя формулу (Ю Л ) для определения давления перед ступенью и за ней. При расчетах давлений по ступеням многоступенчатой турбины лучше всего разбивать ее на груп­ пы, состоящие из практически однородных ступеней. Давле­ ние газа перед первой ступенью группы из z ступеней при новом расходе газа и новом давлении за группой

р‘ ! - р »

+ Ш

г - | с р ^

 

 

- 4( 1р0 л) 0 ->

Давление за этой

ступенью находим по аналогичной формуле:

* г

г

( G \ г

Та

*г

г х

(Ю .П )

Ри -

Ы + ( eJ '

,

I V 2Ю Н22Р

)

1

Т*

(Pap -

Ы

 

•

 

 

 

hip

 

 

 

 

 

И так можно определять давления за каждой ступенью, вплоть до последней. Для повышения точности рекомендуется для последних ступеней использовать соотношение (10 .8).

Составим отношение давлений, которое затем использует­ ся для оценки изменения теплоперепада на ступень при из­ менении режима работы, т .е .

*

(10.12)

ы

р?

Полагая в этом равенстве для простоты равенство расходов газа и его температур, выясним влияние изменения конечно­ го давления на характер изменения теплоперепада по ступе­ ням. Аналогично выясняется влияние изменения расхода и из­ менения температур.

При анализе учитываем, что чем ближе данная ступень к последней ступени группы или турбины, тем больше будет отношение, стоящее перед квадратной скобкой (для первой

280

Смотрите также файлы