- •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
Очевидно, что
has = hd + hst (2.9.6)
LF – работа сил, появившихся в результате вращения новой системы координат, жестко соединенной с рабочими лопатками, с угловой скоростью ω при перемещении единицы массы рабочего вещества из входного сечения рабочей решетки в сечение.
Силы, определяющие работу LF, являются центробежной и кориолисовой силой. Однако кориолисова сила направлена нормально относительной скорости пара w и потому работа кориолисовой силы в относительном движении всегда равна нулю. В абсолютном движении пара кориолисовы силы совершают полезную работу, в частном случае когда w1 и w2 направлены по радиусу, вся полезная работа центростремительной ступени равна работе кориолисовых сил.
Центробежная сила направлена по радиусу. Поэтому в осевой ступени эта работа также равна нулю, а в радиальной ступени она определится произведением центробежной силы на перемещение элемента потока от сечения с радиусом r1 =D’s/2 к сечению радиусом r1 =Ds”/2 Если отнести эту работу к единице массы рабочего вещества, получим
(2.9.7)
Таким образом, для радиальной ступени уравнение энергии (2.9.5) может быть переписано
(2.9.8)
Непосредственно из ((2.9.8) может быть получено выражение для определения теоретической скорости истечения пара из каналов рабочей решетки радиальной ступени
(2.9.9)
3. Силовое воздействие потока рабочей среды в радиальных турбинных ступенях
Для определения работы на окружности радиальной ступени воспользуемся балансом располагаемой энергии и потерь
(2.9.10)
Выражая адиабатный теплоперепад и потери энергии через характерные скорости, получим
(2.9.11)
Потери кинетической энергии в направляющем аппарате, рабочей решетке и с выходной скоростью определяются по формулам:
(2.9.12)
Таким образом, работа на окружности радиальной турбинный ступени может быть определена из выражения:
(2.9.13)
Уравнение (2.9.13), определяющее работу на окружности радиальной ступни, легко преобразовать к обычному виду, для чего следует, применив теорему косинусов из треугольников скоростей определить скорости w1 и w2:
(2.9.14)
Подставляя (2.9.14) в (2.9.13) получим выражение для работы на окружности, как произведение силы действующей на лопатки на путь, проходимый лопатками:
(2.9.15)
Легко видеть, что зависимости для радиальной ступени имеют достаточно общий характер, так при u1=u2 из них получают соответствующие формулы для осевой ступени.
Расчет радиальной турбинной ступни не отличается от расчета осевой ступени, за исключением отдельных рассмотренных выше расчетных формул для окружных скоростей, скорости w2, работы окружности и т.д.
Лекция №11 | |
Тема: |
Тепловой расчет ТС |
Учебная цель: |
Дать систематизированные основы научных знаний методах, задачах и о порядке производства теплового расчета ТС |
Учебные вопросы: |
|
Литература: |
[1]. Иванов Г.В., Горбачев В.А., Усов Ю.К. «Судовые турбомашины», СПб – ВМИИ, 2006. c. 42÷54 |