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: 111

Скачиваний: 0

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

торый зависит от отношения скоростей, степени реактивно­ сти и других характеристик, которые выбираются при проек-с тировании.

Выражение для мощности N , развиваемой турбинной ciyf пенью при различных числах оборотов, найдем из следующих соотношений:

 

Н _

М-со_

jx_

 

 

 

 

Np

Mp

Wp ^

 

 

 

 

Подставив в эту формулу значение ji

по

(10.20),

получим

 

N " Np£.Hroax "

( ^ т а д -

* ) ^ ]

^

кВ т •

^ 1 0 ,2 4 ^

Как видно,

зависимость

№=f(n.) представляет собой парабо­

лу второй

степени,

пересекающую ось

а

в точках

п = 0 и

n.= n moit. Приравнивая нулю первую производную уравнения (10.24), находим число оборотов, соответствующее макси­ мальной мощности,

Пр

_

ftrmu-t

(10.25)

"•“(Л = 2 'Jlm w -i

 

2

 

Характер изменения момента ох

я

показав

на рис. 95.

Максимальное значение мощности определяем по формуле

 

г

 

 

Nnu«=

ИР

КВТ*

(10' 26)

Из последних двух

формул ясно,

что максимальная мощ­

ность развивается прило,*>ПрТакже очевидно, что при сделанных допущениях кривая к .п .д . на окружности будет пропорциональна кривой мощности, т .е .

Н

Я* ~ "Чир ’ ^

или

max ~ (j^max-

В действительности соотношения между отдельными вели­ чинами при переменном числе оборотов являются более слож­

ными. При изменении

, соответствующем отклонению чис-

ла оборотов, меняется степень реактивности ступени, ско­ рости с А и w2 не могут считаться постоянными и не завися­ щими от числа оборотов. В связи с этим линия моментов не является точно прямой линией, и характер изменения мощ­ ности несколько отклоняется от приведенной выше параболы. Рассмотренные явления и полученные выводы в одинако­

вой мере будут справедливы и для многоступенчатой турби­ ны. В этом случае меняется написание отдельных формул. Например, формула (10.16) примет вид:

 

М =

G-Up-T £

 

 

l u K

(10.27)

 

С U p K

Z

k*L

 

 

 

г

 

Up

 

а формула

(10.23)

 

 

 

 

 

 

=

1 +

 

(Ю.ЗВ)

Полученные

 

 

К=1' U p K

справедливы для всех

соотношения практически

 

 

 

 

турбин, имеющих скорости

М

 

 

 

газа, близкие к критиче­

 

 

 

ским, когда расход газа

 

 

 

 

не зависит от числа обо­

 

 

 

 

ротов.

 

 

 

 

 

 

Для газовых турбин

 

 

 

 

поддержание принятых до­

 

 

 

 

пущений обеспечивается

0,5

 

 

 

при режимах,

соответст­

 

 

 

вующих постоянному числу

 

 

 

 

2000

4«Ю

6090 Пц$

оборотов компрессора вы­

сокого давления. Харак­

 

Рис.96

 

тер изменения

М и N в

зависимости от

а при постоянном

а квьизображен

на рис.96

3 8

§ 5. Характеристики турбины

Графическая взаимозависимость параметров турбины, опре­ деляющих ее работу, называется характеристикой турбины. Под характеристикой турбины в широком смысле слова пони­ маются зависимости основных показателей работы турбины от независимых параметров, определяющих ее режим. Для оценки эксплуатационных качеств турбины особенно важными являются характер изменения ее мощности, к .п .д . и расхода газа при изменении режима работы.

Характер изменения параметров турбины с изменением внешних условий работы двигателя определяется не только самой турбиной, но и агрегатом, работающим совместно с турбиной. Поэтому характеристики особенно необходимы при оценке качества работы турбины на всевозможных режимах и для оценки возможностей совместной работы турбины с дру­ гими агрегатами, например, турбины и компрессора, турби­ ны и гребного винта, турбины и насоса и т.д .

Характеристики турбин делятся на нормальные и универ­ сальные. Нормальными характеристиками называют зависимо­ сти мощности, расхода газа и к .п .д . турбины от числа обо­ ротов и давления за турбиной при неизменных параметрах газа перед турбиной. Координатами нормальных характери­ стик являются абсолютные параметры. Число независимых параметров, определяющих режим работы туроины, можно уста­ новить на основании следующих соображений. Очевидно, что различные параметры потока в проточной части и соответ­ ствующие показатели работы турбины зависят в первую оче­ редь от условий на входе в турбину, т .е . от параметров газа р* и То перед турбиной. При неизменных условиях на входе в турбину и неизменных параметрах и размерах проточ­ ной части изменить режим работы турбины можно только из­ менением давления газа за турбиной и числа оборотов (на­ грузки на валу). Следовательно, режим турбины с неизмен­

389

ной проточной частью определяется четырьмя независимыми параметрами. Удобство замеров при эксплуатации выявило наиболее употребительные параметры: р *, Т* , п , р2или

Недостатком нормальных характеристик является неудоб­ ство пользования ими при переменных параметрах газа перед турбиной, когда требуется огромное количество кривых для различных р* и То и их комбинаций, невозможность проведе­ ния сравнительных оценок отдельных режимов. Поэтому их обычно перестраивают в универсальные характеристики, кото­ рые связывают безразмерные параметры, характеризующие ре­ жим и работу турбины, йто перестроение основано на сохра­ нении подобия режимов работы турбины.

Универсальными характеристиками турбины или характе­ ристиками в параметрах подобия называются зависимости комплексов, определяющих мощность, к .п .д . и расход газа, от параметров, определяющих ..одобные режимы ее работы.

Режимы работы турбины подобны в том случае, если обес­ печено геометрическое, динамическое и кинематическое по­ добия. При неизменной проточной части данной турбины гео­ метрическое подобие всегда выдерживается. Условием кине­ матического подобия является подобие треугольников ско­ ростей.

Динамическое подобие считается обеспеченным в том слу­ чае, если по проточной части турбины гедобны поля всех одноименных физических величин (давления, температуры и дрО. При наличии автомодельности по числу Рейнольдса (что на рабочих режимах всегда имеет место) для обеспечения динамического подобия режимов турбины необходимо выделить в проточной части два любых независимых параметра подобия,

например два не связанных

друг с другом числа М .

 

 

В качестве независимых

параметров, характеризующих

 

работу турбины, можно принимать

Р°

или —

Р*

м

ч

„

ft*

I*

, М,

—

кР

 

 

 

 

Cl

 

 

У

G|/Т?

Da

6|/T f

Gn

Jra

 

 

 

 

 

 

*

f t

 

2P о D

р?

Pa

ц

m.5.

 

f i f

 

 

Ро

 

 

 

 

 

Наиболее

распро­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

страненными характе­

1,0 Пи-р,

 

 

 

20»

 

ристиками

 

турбины

 

 

 

 

 

являются

зависимости

0,8

Т1и 310

 

ж

 

736 (Па

 

l=s

 

 

4u='f( ^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

a f p

1 »

 

\ Ч

i| =-f(ш)? изображен­

Я6

280

 

 

206

 

б/ i ? / >0

 

 

 

 

 

 

ные на рис. 40, 67.

 

 

 

 

 

 

 

0,034

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очень удобными

 

 

 

5 i0 N X

 

'п /г *

 

для

анализа

работы

0,032

 

 

 

 

турбины на

перемен­

 

 

 

чал у, 206

 

ных режимах

являются

Ро0,030

 

 

 

2MTN Л23В

 

параметры

 

Ро

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-г— или

Рг;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ргг

 

 

 

 

 

 

 

Pw/W

и

. На рис. 97

0,028

 

 

 

 

 

 

0,4

0,5

S4OS

0,7

0,8

0.В

изображена

характе­

 

 

 

 

Рис. 97

 

 

 

 

ристика турбины в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

координатах

Г |/т*

Ргх

 

 

 

 

 

VI

.

В

Ро

, —jf- при постоянных значениях =

 

 

 

 

 

Р° .

 

все

_ _ _ _ _ _ _ лТ_о

 

универсальных характеристиках

многообразие

режимов

 

 

 

 

 

 

 

 

работы турбины можно охарак­

 

 

 

 

 

 

 

 

теризовать двумя

независи­

 

 

 

 

 

 

 

 

мыми безразмерными парамет­

 

 

 

 

 

 

 

 

рами или критериями подобия.

 

 

 

 

 

 

 

 

Иногда удобно

изображать

 

 

 

 

 

 

 

 

характеристики

турбины

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г п

 

-^-при по­

 

 

 

 

 

 

 

 

координатах ^ Ц -,

 

 

 

 

 

 

 

 

стоянных

ра

 

Pn

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значениях

,/—gr

О

(рис. 98), представляющих прямые линии.

291

Смотрите также файлы