Многоступенчатые турбины активные и реактивные. Коэффициент возврата теплоты. Преимущества и недостатки многоступенчатых турбин по сравнению с одноступенчатыми.
Многоступенчатые турбины имеют ряд преимуществ перед одноступенчатыми.
1. В многоступенчатой турбине за счет уменьшения теплоперепада, приходящегося на одну ступень, легко получить оптимальное отношение скоростей 
а следовательно, высокий КПД. Чем больше ступеней в турбине, тем меньше теплоперепад на каждой ступени, меньше и скорости сф и u . Очевидно, что с увеличением числа ступеней уменьшаются безразмерные скорости потока М в решетках ступени.
2. В многоступенчатой турбине с увеличением числа ступеней высота сопловых и рабочих лопаток во всех ступенях турбины увеличивается. Действительно, из формулы для высоты сопловых лопаток 
следует, что увеличение l 1связано с уменьшением среднего диаметра ступени dи увеличением площади сопловой решетки F 1 . Средний диаметр ступени уменьшается, так как с возрастанием числа ступеней уменьшается теплоперепад ступени и, следовательно, уменьшается окружная скорость лопаток u. Площадь F1 увеличивается, так как уменьшается скорость пара в сопловых лопатках. Увеличение высоты сопловых и рабочих лопаток при этом приводит к снижению концевых потерь в решетках ступени и протечек пара через зазоры по бандажу и по корню рабочих лопаток.
3. В многоступенчатой турбине энергия выходной скорости предыдущей ступени используется в сопловых лопатках последующей. Относительный лопаточный КПД промежуточной ступени определяется по формуле 
. Энергия выходной скорости теряется только в последней ступени турбины и в ступенях, предшествующих объемной камере в проточной части турбины, например в pегулирующей ступени, в ступени перед камерой отбора пара и т.п. В этих ступенях 
|
|
|
5. Конструкция многоступенчатой турбины позволяет осуществить отборы пара для регенеративного подогрева питательной воды и промежуточный перегрев пара, которые существенно повышают абсолютный КПД паротурбинной установки.
1. С увеличением числа ступеней возрастают сложность конструкции и стоимость изготовления турбины. Однако для энергетических турбин усложнение конструкции и повышение стоимости их изготовления оправдываются повышением КПД турбины и турбинной установки.
2. В многоступенчатой турбине возникают повышенные потери от утечек пара как в переднем концевом, так и в диафрагменных уплотнениях.
Одним из преимуществ многоступенчатой турбины является использование части потерь энергии предыдущих ступеней для получения полезной работы в последующих ступенях. Потери энергии в ступени переходят в теплоту и повышают энтальпию пара за ступенью.
22. Промежуточный перегрев пара и его влияние на абсолютный КПД идеального цикла 
|
|
|
В теплоэнергетической установке с промежуточным перегревом (рис. 1.18) пар после расширения в ЦВД турбины направляется в котел для вторичного перегрева, где температура его повышается от t 1 до t ПП. После промежуточного перегрева пар попадается в ЦНД, где расширяется до давления в конденсаторе p К. Цикл с промежуточным перегревом пара и сверхкритическим начальным давлением в Ts-диаграмме (рис. 1.19) можно рассматривать как сочетание двух циклов, первый из которых la'abde21 является основным, а второй 2ee1fg32 — дополнительным.
Еcли эквивалентная температура дополнительного цикла (ТЭ)ПП выше эквивалентной температуры основного цикла TЭ, то экономичность дополнительное цикла будет выше экономичности основного цикла и КПД общего цикла возрастет. При этом благодаря уменьшению влажности пара в последних ступенях турбины возрастут относительные внутренние КПД этих ступеней, а следовательно, увеличится и КПД всей турбины. Кроме того, применение промежуточного перегрева позволяет существенно повысить начальное давление пара при неизменной начальной температуре и обеспечить умеренную конечную влажность
23. Типы турбинных решеток и их аэродинамические характеристики (таблица 2.2)
|
|
|
В турбинных ступенях различают сопловые (направляющие) и рабочие решетки.
Сопловая (направляющая) решетка — это совокупность неподвижных (направляющих) лопаток ступени, установленных в статоре турбины.
Рабочая решетка — это совокупность подвижных рабочих лопаток ступени, установленных на роторе турбины. Все лопатки сопловой решетки имеют одинаковый по форме профиль и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Аналогично, все рабочие лопатки находятся на одинаковом расстоянии друг от друга и имеют одинаковый профиль.
Геометрические характеристики сопловой решетки осевой ступени приведены па рис. 2.25. Здесь представлены меридиональное сечение (полученное при пересечении плоскостью, проходящей через ось турбины) и развертка цилиндрического сечения по среднему диаметру ступени.На рис. 2.25 показана решетка с суживающимися каналами и соответствующей формой профиля, применяемая для потоков с дозвуковыми скоростями. Шаг решетки t1 — расстояние между соседними профилями; измеряется отрезком между сходственными точками соседних профилей;
горло O1— минимальный размер канала на выходе из решетки; измеряется диаметром вписанной в канал окружности;
|
|
|
эффективный угол выхода потока 
Этот геометрический параметр в большой степени определяет направление потока за решеткой;
хорда профиля b1 — расстояние между наиболее удаленными точками профиля (в цилиндрическом сечении);
ширина решетки В1— расстояние по перпендикуляру к фронту решетки. Фронтом решетки называется линия, параллельная направлению окружной скорости рабочих лопаток;
угол установки профиля в решетке 
— угол между направлением, противоположным направлению окружной скорости, и касательной к выходной и входной кромкам профиля. Изменяя угол установки профиля в небольших пределах, при формировании решетки можно получить различные значения эффективного угла выхода 
;
толщина выходной кромки лопатки 
— диаметр окружности, вписанной между обводами профиля вблизи выходной кромки;
высота (длина) лопатки на выходе из решетки l 1, размер канала на выходе из решетки, измеряемый по радиусу ступени;
средний диаметр решетки d1— диаметр окружности, проходящей через точки, делящие высоту (длину) лопатки пополам;
степень парциальностиe — отношение длины дуги L. занятой соплами, ко всей длине окружности с диаметром, равным среднему диаметру решетки:
e = L/(πd1).
24. Две формулы расчета относительного лопаточного КПД ступени.
Совершенство турбинной ступени характеризуется коэффициентами полезного действия. Относительным лопаточным КПД турбинной ступени называется отношение мощности, развиваемой на рабочих лопатках, к располагаемой мощности ступени: 
(2-45)
если записать мощности, входящие в это уравнение, как произведения расхода рабочего тела через ступень на соответствующую удельную энергию: N u = LuGи N 0 = E 0 G , то выражение для относительного лопаточного КПД будет иметь вид 
(2.46)
В этой формуле Luможет быть определено или по уравнению количества движения (2.41), или из баланса потерь энергии в ступени (2.44). Располагаемая энергия E 0 находится в зависимости от места расположения ступени в проточной части многоступенчатой турбины. Если за ступенью находится камера, где поток, выходящий из ступени, тормозится и энергия выходной скорости в связи с этим не используется в последующих ступенях, Е0= 
.
Выражение для относительного лопаточного КПД ступени через проекции абсолютных или относительных скоростей: 
Из этой формулы видно, что КПД ступени зависит от значений и направлений скоростей.
потери энергии в сопловых и рабочих лопатках; 
— потери энергии с выходной скоростью.
25. Определение основных размеров ступени турбины ( d или H 0 , F , или 
)
На рис. 3.1 схемы проточной части одновенечной турбинной ступени.
При расчете ступени (турбины решают две взаимосвязанные задачи: 1) об определении основных размеров сопловых и рабочих лопаток: высот l 1 иl 2, углов выхода α1, и β2; овыборе типа применяемого профиля лопаток и его угла установки, размера хорды, относительного и абсолютного шагов лопаток, их числа z1, z2, значений зазоров и перекрыт в ступени, типа бандажа рабочих лопаток и других характеристик; 2) об определении относительных КПД ступени 
и 
ее мощности и усилий, действующих на рабочие лопатки. Размеры сопловых и рабочих лопаток турбинных ступеней определяют одновременно с расчетом и построением треугольников скоростей. Ступень рассчитывают мо следующим исходным данным: 1) расходу пара (газа) через ступень G; 2) параметрам пара перед ступенью с0,р0 иt 0; 3) давлению за ступенью p 2 . Также известны приближенные значения отношения скоростей 
, средний диаметр ступени d и степень реактивности 
.
При вычислении размеров сопловой решетки при дозвуковых скоростях на выходе из этой решетки основными расчетными размерами являются площадь горловых сечений F 1,. высота лопаток l 1 и степень парциальностиe. Площадь горловыхсечений 
теоретическая скорость на выходе из сопловой решеткиv 1 t объем при и изоэнтропийном расширении в сопловой решетке (рис. 3.3); μ1 — коэффициент расхода сопловой решетки.
площадь горловых сечении, или выходную площадь рабочей решетки, F 2 = O 2 l 2 z 2 определяют по формуле
Для двухвенечнойcтупени размеры сопловой и рабочей решеток первого ряда рассчитывают аналогично размерам решеток одновенечной ступени, а размеры направляющей и рабочей решеток второго ряда — аналогично рабочей решетке одновенечной ступени.
Для направляющей решетки порядок определения размеров следующий. По известной из расчета рабочей решетки первого ряда высоте l 2находят высоту направляющей решетки 
: 
Далее вычисляют угол выхода потока из направляющей решетки: 
скорость на выходе из направляющей решетки 
; удельный объем на выходе из направляющей решетки 
определяют с помощью hs-диаграммы; коэффициент расхода направляющей решетки μН близок к значениям коэффициентов расхода рабочих решеток активного типа. По углу выхода потока 
из атласа профилей выбирают профиль направляющей лопатки из серии активных профилей и строят входной треугольник скоростей для рабочих лопаток второго ряда. Коэффициент скорости 
и хорду b н находят так же, как для рабочей решетки одновинечной ступени.
Далее определяют размеры рабочих лопаток второго ряда. По известной из расчета направляющей решетки высоте 
, находят высоту рабочих лопаток второго ряда: 
: при этом значения перекрыш 
, и 
для рабочей решетки второго ряда, как и для направляющей, выбирают по рекомендациям, приведенным выше для одновенечых ступеней.
Угол выхода потока из рабочей решетки второго ряда вычисляют по формуле
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 669; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!