Классификация потерь и анализ физических процессов, происходящих при течении потока в каналах турбинных решеток
Течением пара в соплах и каналах рабочих лопаток, выходная скорость пара c 2. Эти потери - «потери течения» и учитываемы е окружным к. п. д., уменьшают теплоперепад, превращаемый в механическую работу. В паровой турбине возникает ряд дополнительных потерь, не связанных непосредственно с протеканием пара в проточной части ступени и также уменьшающих теплоперепад. Вместе с тем не весь даже уменьшенный теплоперепад превращается в полезную работу, так как часть механической работы тратится на преодоление трения в подшипник ах, на привод навешенных механизмов и др. Потер и в паровой турбине могут быть разбиты на две группы:
1) внутренние потер
2) внешние потери,
Определение профильных и концевых потерь.
Профильными называют потери энергии в результате взаимодействия рабочей среды с профилем лопатки (рис.4.6). Они складываются из потерь трения в пограничном слое, потерь отрыва пограничного слоя, кромочных и волновых потерь(рис. 4.7).
Концевые потери - потери в результате взаимодействия потока с торцевыми границами канала и концами лопаток (рис. 4.8)
Рис. 4.6. Профиль лопаток
Рис 4.7. Профильными потери
Рис. 4.8. Концевые потери.
Зависимость лопаточных потерь от геометрических характеристик решеток, кинематики и аэродинамических характеристик потока.
Газодинамические параметры: w, i,Re, M, t
• угол поворота потока – w.
В сопловой решетке угол поворота потока равен:
w C = 180 - (a0 +a1 )± i, где – i угол атаки;
wε = 180 - (b1 +b2) ± i.
• угол атаки – i.
Если угол атаки увеличивает угол поворота потока, то принимаем егоположительным (i>0) (рис.4.9), если угол атаки уменьшает угол поворотапотока, то принимаем его отрицательным (i<0). При положительном углеатаки создаются условия для отрыва потока успинки профиля, а приотрицательном –происходит удар в спинку профиля и прижимпотока к профилю, что уменьшает потерю ототрыва потока. Поэтому профильные потериминимальны при i = –5º. Концевые потериминимальны при i = –30º.
Рис.4.9. Газодинамические параметры лопаточного аппарата
• число Рейнольдса – Re.
ReR= (6 ¸10) ´105– для реактивных сопловых профилей;
ReА= (4 ¸10) ´105 – для активных сопловых профилей.
• число Маха – M.
Для дозвуковых решеток влияние числа Маха не велико. Для сверхзвуковых решеток только на расчетном числе Маха потери минимальны,поэтому судовые турбины выполняют дозвуковыми.
• шаг установки лопаток – t.
Существует оптимальный шаг установки лопаток. Если шаг меньшеоптимального – решетка густая (при этом увеличиваются профильные потери),при шаге больше оптимального – решетка разреженная (увеличиваютсяконцевые потери).
=0,7¸ 1 – для реактивных профилей;
0,55¸ 0,85= – для активных профилей
Из-за верности лопаток (когда t >topt) потери увеличиваются на 1÷3%(5%).
