- •6. Течение в рабочих каналах
- •7. Геометрические характеристики решеток профилей
- •8. Потери течения в турбинных решетках (соплах и рабочих каналах)
- •9. Профильные потери.
- •10. Концевые потери или потери от вторичных токов
- •11. Потери в радиальном зазоре
- •12. Выходная потеря
- •13. Выбор коэффициентов φ и ψ
- •14. Изображение процесса расширения пара в ступени турбины в is- координатах.
- •15. Окружной к.П.Д. Осевой турбины
- •16. Окружной к.П.Д. Реактивной ступени
- •17. Внутренне и механические потери в турбине
- •18. Внутренние потери. Потери трения и вентиляции.
- •19. Потери на утечку пара через наружные уплотнения
- •20. Утечки через уплотнения диафрагм
- •21. Утечки через зазоры облопачивания
- •22. Потеря от парциальности впуска. (на выколачивание)
- •23. Потери на лучеиспускание
- •24. Потеря давления при впуске и выпуске пара
- •25. Механические потери в турбине
- •26. Потери от влажности пара
- •27. Общие представления о работе турбин влажным паром
- •28. Влияние влаги на работу турбины
- •29. Влагоудаление в турбинах
- •30. Промежуточный перегрев пара и внешняя сепарация
- •31. Сепарация влаги в проточной части турбины
- •32. Эрозия лопаток
- •33. Металлы турбин атомных электростанций
- •34. Внутренний к.П.Д. Ηoi активной ступени
- •35. Внутренний к.П.Д. Реактивной ступени
- •36. Коэффициенты полезного действия, определяющие эффективность установки
- •37. Показатели экономичности аэс и турбинной установки (по б.М. Трояновскому)
- •38. Расход пара турбиной
- •39. Определение высоты рабочих лопаток
- •40. Профилирование длинных лопаток
- •43. Многоступенчатые турбины
- •44. Использование выходной энергии в многоступенчатых турбинах
- •45. Коэффициент возврата тепла
- •46. Характеристики многоступенчатой турбины (характеристика Парсонса)
- •47. Работа турбины на переменных турбинах
- •47. Степень реакции турбинной ступени при переменном режиме работы
- •48. Изменение расхода пара через ступень при переменном режиме работы
- •49. Коэффициент полезного действия ступени при изменении режима ее работы
- •50. Последние ступени конденсационных турбин при переменных режимах работы
- •51. Распределение давлений и теплоперепадов в ступенях турбины при переменных режимах работы
49. Коэффициент полезного действия ступени при изменении режима ее работы
Изменение режима ступени влияет на ее экономичность. Это влияние зависит от расчетных параметров ступени, т.е. отношения скоростей , реакции ρ0и отношения давления, от подбора решеток и других геометрических и конструктивных характеристик ступени
Если ступень проектировалась так, чтобы в расчетных условиях обеспечить максимально возможный к.п.д. ηoi, то, естественно, что изменение режима должно привести к снижению к.п.д. Однако по условиям технико-экономической оптимизации и унификации, требованиям малого изменения к.п.д. в широком диапазоне нагрузок ступень может проектироваться и на условиях, не соответствующих наивысшему к.п.д. В этом случае отклонение от расчетного ретржима могут привести и к повышению экономичности.
Представим относительный внутренний к.п.д. ηoi, ступени через отдельные потери, отнесенные к располагаемому теплоперепаду ступени
(1)
Рассмотрим раздельно влияние отношения скоростей, отношения давлений.
Влияние отношения скоростейна к.п.д. ступени ηoi. при=const
Изменение отношения скоростей при=const., например, при постоянном
теплоперепаде и переменной частоте вращения, сказывается на к.п.д. ступени вследствие:
а) изменения потери с выходной скоростью за счет изменения угла α2и, следовательно,
величины С2. Если ступень спроектирована на α20 = 90о, то как уменьшение, так и увеличение в равной мере скажется на, т.к.при α20= 90оС2=min.
Однако часто, особенно при небольшой мощности, ступени проектируются на угол
α20< 90°, что объясняется уменьшением оптимального отношения скоростей за счет дополнительных потерь и упрощением при этом конструкции турбины. В этом случае понижениескажется набольше, чем такое же повышение. Изменение жевызовет соответствующее изменениев зависимости от. На рисунке представлена зависимость отдельных составляющих потерь и относительно лопаточного к.п.д. ступениот изменения отношения скоростейпри=constдля активной ступени с
На рисунке та же зависимость для реактивной ступени с
Относительная потеря с выходной скоростью(кроме ступеней низкого давления) примерно равна:и, следовательно, меньше при малых значениях угла α1и большей степени реакции
б) изменение угла входа в рабочую решетку β1и влияния его на потери в рабочей решетке.
Как уже отмечалось, с изменением отношения изменяется величина и направление относительной скорости входа потока в рабочее колесо (т.е.W1и β1).
Потери в активной ступени будут меняться в большей мере, чем в реактивной. Это объясняется, во-первых, разным влиянием измененияна ρ (для различных расчетных степеней реакции влияние измененияразлично), во-вторых, большим влиянием изменения угла β1при малых β10, приемлемых активным ступеням. Особенно велико влияние уменьшения угла β1нав ступени с короткими лопатками из-за существенного увеличения концевых потерь в рабочей решетке.
Кроме того, изменение вызывает соответствующее изменение конфузорности течения в рабочих решетках. При β10< 90° уменьшениеприводит к снижению реакции и уменьшению конфузорности. При ρ < 0 поток в рабочей решетке становится диффузорным, что особенно неблагоприятно. Вследствии этих причин уменьшение в большей мере, чем увеличение, сказывается на потере, которая при этом возрастает. С увеличениемпотеряможет даже сократиться.
в) изменения потерь в сопловой решетке за счет изменения теплоперепада ее.
Чем больше , тем больше ρ и, следовательно, меньше.
г) изменение потерь трения диска , пропорциональных.
д) изменение потерь от утечек , косвенно зависящих через реакцию от. В ступенях активного типа увеличение реакцию, как отмечалось ранее, в случае, если β10< 90°. При этом в ступенях относительно небольшой высоты будет возрастать утечка над рабочими лопатками. В ступенях умеренной и большой верности, наоборот, у периферии угол β10> 90° и увеличение или почти не скажется на реакции у периферии, или даже приведет к некоторому ее снижению.
е) изменение потерь, связанных с парциальным подводом пара. Эти потери зависят от, увеличиваясь с ростом отношения скоростей.
ж) изменения потерь от влажности.
Как было показано ранее, эти потери возрастают с ростом отношения , вызванным увеличением частоты вращения.
Результаты расчетов и опытов показывают, что при прочих равных условиях и изменении отношения скоростей к.п.д. реактивных ступеней меняется меньше. Чем активных.
Влияние отношения давлений на к.п.д. ступени.
При неизменном отношении скоростей =const(например, при одновременном увеличении теплоперепада и частоты вращения) изменение отношения давлений в ступени вызывает изменение относительного внутреннего к.п.д. ступени.
а) изменение потерь при обтекании решеток в зависимости от числа М1(число Маха в сопловой решетке) и М2(число Маха в рабочей решетке). Особенно ощутимо это изменение, если из докритического режима течение в одной из решеток переходит в критический, и наоборот. Критический режим течения в рабочей решетке встречается обычно лишь в ступенях большой верности – последних ступенях конденсационных турбин. В других же ступенях влияние в основном сказывается на потерях в сопловой решетке. В ступенях активного типа влияние потерь в сопловой решетке на к.п.д. существенно больше влияния потерь в рабочей решетке, ввиду того, что. В связи с этим практически влияние М1наопределяет и изменение к.п.д. ступени.
б) изменение реакции ступени и вследствие этого перераспределение теплоперепадов между решетками, изменение угла β1, потерь от утечки и.т.д. Как указывалось ранее, влияние этого фактора практически ощутимо при больших теплоперепадах и больше в активных ступенях, нежели в реактивных.
В различных ступенях изменение по разному сказывается на к.п.д.. В первую очередь это определяется подбором решеток в ступени. В связи с этим некоторые ступени специально проектируются на повышение теплоперепада.
Влияние числа Рейнольдса на к.п.д. ступени .
Влияние числа Рейнольдса сказывается на режиме течения в сопловой и рабочей решетках, а, следовательно, и на к.п.д. ступени. В общем случае с уменьшением числа Рейнольдса (- хорда профиля сопловой лопатки на среднем диаметре,- вязкость пара за ступенью) и соответственно уменьшением чиселRe1иRe2к.п.д. ступени снижается. Однако практически влияние чиселReобнаруживается приRe< (1÷5)·105. Влияние числа Рейнольдса на потери зависит от режима пограничного слоя, шероховатости обтекаемой поверхности решеток, наличия или отсутствия отрыва. В сильно конфузорном потоке влияние числаReоказывается меньшим, чем в потоке с малыми скоростями. На рисунке показаны экспериментальные зависимости относительного внутреннего к.п.д.от числаReф.
1 – ступень с ;.
2 - ступень с ;.
3 - ступень с ;.
Дополнительные потери в ступени также зависят от числа Reф. в первую очередь это потери от трения диска, поскольку коэффициент трения главным образом и определяется числомRe. В какой-то мере зависят от числаReи потери от утечек, так как коэффициенты расхода в зазорах также зависят от соответствующего числаRe.