Степень реактивности турбинной ступени

 

Отношение располагаемого теплоперепада Н_0Р к сумме располагаемых теплоперепадов сопловой и рабочей решеток называют степенью реактивности ступени:

. (4.16)

Чем выше степень реактивности ступени, тем больше ускоряется поток в рабочей решетке и, следовательно, относительная скорость w ₂ увеличивается по сравнению с w ₁. Ступень с r = 0 называютчисто активной. В этой ступени отсутствует расширение потока в рабочей решетке (р ₁ =р ₂), а процесс преобразования кинетической энергии среды в механическую работу осуществляется только за счет поворота потока в каналах рабочей решетки (рис. 4.6). Другими словами, создание подъемной силы здесь является единственным источником формирования окружного усилия R_u на рабочих лопатках и крутящего момента М_кр на диске ротора. Профили сопловых и рабочих лопаток такой ступени существенно отличаются друг от друга. Как правило, чисто активные ступени не используются в паровых турбинах. Обычно турбинные ступени имеют некоторую положительную реактивность для обеспечения конфузорности течения в каналах рабочей решетки, что позволяет снизить потери энергии.

В ступенях с r>0 кроме активной составляющей окружного усилия R_акт формируется и его реактивная составляющая R_реак (за счет расширения пара в рабочей решетке, когда р ₂ <р ₁). К активному типу относят также ступени с r < 0,2-0,25 (рис. 4.6). Для ступеней, в которых пар подводится не по всей длине окружности сопловой решетки, а по ее части (парциальный подвод пара), выбирают значения r = 0,02-0,12. В частности, парциальный подвод пара реализуется в регулирующей ступени.

Турбинные ступени с r = 0,4-0,6 называют реактивными. В чисто реактивной ступени (r = 0,5) характер обтекания сопловых и рабочих лопаток практически одинаков, а сами профили по своей форме подобны и зачастую имеют одинаковые размеры (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Особенности треугольников скоростей, формы проточной части турбинных решеток и процессов расширения в них для различных степеней реактивности турбинных ступеней

Расчет треугольников скоростей

 

Методика расчета треугольников скоростей (рис. 4.7) для решеток турбинных ступеней основывается на приведенных ранее выражениях расчета абсолютной с _{1 t} (4.8) и относительной w _{2 t} (4.11) скоростей, а также формулах расчета косоугольных треугольников.

Рис. 4.7. Треугольники скоростей для турбинной ступени активного типа

 

После оценки значения скорости с ₁ = j с _{1 t}, расчета окружной скорости u=pdn, выбора угла a ₁, вычисляется относительная скорость w ₁на входе в рабочую решетку по формуле

. (4.17)

Угол b ₁ определяется по формуле

. (4.18)

После оценки относительной скорости w ₂ = yw _{2 t} и определения угла b ₂ (для активных ступеней b ₂ » b ₁ - (2…4⁰)) абсолютная скорость

, (4.19)

а угол a ₂ находится по формуле . (4.20)