- •Оглавление
- •Раздел 1. Теория турбинных ступеней.
- •Цель, задачи, предмет изучения и основное содержание дисциплины «стд. Судовые турбомашины», ее роль и место в системе подготовки специалиста в соответствии с требованиями гос впо и кт
- •Назначение паровой турбины( турбомашины) и ее особенности как теплового двигателя. Принцип действия пт
- •Классификация паровых турбин судовых энергетических установок
- •А). Основные уравнения парового потока в турбине
- •1. Геометрические характеристики турбинной ступени
- •2. Понятие об элементарной плоской турбинной ступени. Геометрические характеристики турбинной решетки.
- •3. Преобразование энергии пара в активной и реактивной турбинных ступенях
- •1. Определение скорости выхода пара из каналов направляющего аппарата и рабочей решетки.
- •1.1. Определение скорости выхода пара из каналов рабочей решетки
- •1.3. Понятие о степени реакции
- •2.1 Влияние косого среза на работу решетки
- •2.2. Расход пара через решетку. Определение высоты лопаток
- •1. Физическая сущность потерь кинетической энергии пара
- •2. Аэродинамические характеристики решеток и их определение
- •Б). Влияние числа Маха на потери энергии
- •3. Влияние конструктивных факторов на потери энергии
- •1. Силовое воздействие потока пара на рабочие лопатки
- •2. Работа на окружности турбинной ступени
- •3. Общее выражение для кпд на окружности турбинной ступени
- •1. Определение и состав внутренних потерь
- •2. Общая характеристика потерь на протечки через зазоры
- •3.Потери на протечки через зазоры в реактивной и активной турбинных ступенях
- •1. Внутренние потери энергии в активной турбинной ступени
- •2. Потери энергии от влажности пара и неучтенные потери
- •3. Внутренняя работа и внутренний кпд турбинной ступени
- •1. Применение радиальных турбинных ступеней в турбомашинах
- •2. Кинематика рабочей среды в радиальных турбинных ступенях
- •Очевидно, что
- •3. Силовое воздействие потока рабочей среды в радиальных турбинных ступенях
- •1. Методы и задачи теплового расчета, исходные данные
- •Давление пара за турбинной ступенью р1.
- •Адиабатный перепад на турбинную ступень:
- •Располагаемый теплоперепад на турбинную ступень
- •Б). Определение формы межлопаточных каналов направляющих решеток
- •3. Оценка основных геометрических размеров ступени
- •1. Расчет направляющего аппарата
- •В). Расчет потерь энергии в направляющей решетке
- •Д). Построение входного треугольника скоростей
- •Особенности расчета рабочих лопаток
- •Б). Определение угла выхода пара из рабочей решетки
- •Д). Расчет потерь энергии в рабочей решетке
- •Расчет внутреннего кпд и внутренней мощности турбинной ступени
- •1. Принцип действия и устройство колес со ступенями скорости
- •2. Треугольники скоростей колеса с двумя ступенями скорости
- •3. Процесс в диаграмме h-s для колеса с двумя ступенями скорости
- •1. Работа и кпд на окружности двухвенечного колеса скорости
- •2. Область применения колес со ступенями скорости
- •1. Принципиальное устройство многоступенчатых паровых турбин
- •2. Процесс в диаграмме h-s для многоступенчатой паровой турбины
- •3. Понятие о возвращенном тепле. Связь между кпд многоступенчатой паровой турбины и кпд ее ступеней
- •1. Понятие об использовании выходной энергии мспт
- •2. Коэффициент использования выходной энергии
- •3. Процесс в диаграмме h-s при использовании выходной энергии
- •1. Эффективный кпд гтза и валопровода
- •2. Удельный и секундный расходы пара
- •3. Характеристика многоступенчатой паровой турбины
- •1. Определение осевого усилия, действующего на ротор многоступенчатой паровой турбины
- •2. Принцип действия думмиса и определение диаметра разгрузочного поршня
- •3. Осевые усилия, действующие на ротор многоступенчатой паровой турбины при работе на задний ход
2. Работа на окружности турбинной ступени
Выше было установлено, что поток пара, протекая через венец рабочих лопаток, воздействует на одну лопатку с силой, окружная составляющая которой равна Рu. В общем случае число лопаток в ступени, через которые протекает поток пара, равно z. Тогда, суммарная окружная сила, действующая на эти лопатки, составит
(5.18)
Эта сила заставляет ротор турбины вращаться, т.е. совершает полезную работу. Для характеристики полезной работы вводится понятие работы на окружности.
Работа на окружности – это удельная величина. Она может быть определена как полезная работа, совершаемая единицей массы пара [1 кг], протекающего через ступень.
Подсчитаем работу на окружности, как произведение силы, действующей на лопатки, на путь, проходимый лопатками. За одну секунду через ступень протекает G пара, следовательно, сила отнесенная к единице массы пара составит
(5.19)
За одну секунду лопатки проходят путь, равной окружной скорости u, следовательно, работа совершаемая одним килограммом пара, или работа на окружности Lu, составит:
Lu = u (5.20)
или Lu = u (5.21)
Таким образом, имея треугольники скоростей, можно рассчитать работу на окружности по скоростям С1и и С2и.
3. Общее выражение для кпд на окружности турбинной ступени
КПД турбинной ступени определяется отношением полезной работы к располагаемой работе. Располагаемая работа ступени определяется, располагаемым адиабатным теплоперепадом . Если в качестве полезной работы рассматривать работу на окружности, то получим выражение для КПД на окружности ступени:
(5.22)
Выразим располагаемый теплоперепад через скорости в характерных сечениях ступени:
(5.23)
Подставляя в (2.5.22) значение Lu из (2.5.20) и значение из (5.23), получим:
(5.24)
Выражение (5.24) называют общим выражением для КПД на окружности турбинной ступени.
Лекция №6 | |
Тема: |
Внутренние потери в турбинной ступени |
Учебная цель: |
Дать систематизированные основы научных знаний о составе внутренних потерь в турбинной ступени |
Учебные вопросы: |
|
Литература: |
[1]. Иванов Г.В., Горбачев В.А., Усов Ю.К. «Судовые турбомашины», СПб – ВМИИ, 2006. c. 42÷54 |
1. Определение и состав внутренних потерь
Все потери кинетической энергии, связанные с процессом преобразования энергии внутри турбинной ступени называются внутренними потерями, а та часть располагаемого теплоперепада, которая преобразуется в механическую работу называется внутренней работой.
К внутренним потерям относятся:
Потери на окружности
∑qи = qd + qs +qa (2.7.1)
Кроме того, в зависимости от конструкции ступени и её условий работы, могут, в общем случае, иметь место следующие потери:
Потери, связанные с протечками пара через зазоры: qз.
Потери, связанные с парциальным подводом пара: qв.
Потери на трение о пар диска и бандажа: qr.
Потери, связанные с влажностью пара: qх.
Неучтенные потери: qн.
Рассмотрим физическую сущность этих потерь.