Построить и объяснить процесс расширения пара в активной турбинной ступени и треугольники скоростей

Процесс расширения пара в активной турбинной ступени.

В каналах неподвижных сопловых лопаток пар расширяется с давления Ро до давления Р1=Р2, а в каналах между рабочими лопатками не происходит, при этом процесс преобразования кинетической энергии в механическую или усилия которые оказывает рабочий поток на лопатки происходит только за счет поворота потока (активная часть усилия) и скорости пара на входе и выходе одинаковы. ρ=0–0,25.

С учетом этого строим процесс расширения пара в турбинной ступени

Треугольники скоростей

Вопрос № 288

Усилия, действующие на рабочие лопатки.

Аэродинамические силы, действующие на рабочие лопатки при обтекании их рабочим телом, возникают вследствие поворота потока в каналах и его ускорения. Эти силы по своей природе являются аэродинамическими.

На выделенную часть потока со стороны лопаток действует сила реакции лопаток , со стороны отброшенной части потока — силы давления на поверхности 1—1, 2—2, 1—2. Силы давления на левой и правой поверхностях контура 1—2 равны по значению и противоположно направлены, поэтому взаимно уравновешиваются.

На основании закона механики импульс сил, действующих на выделенную контуром часть потока, равен изменению количества движения рабочего тела, протекающего через контур. Уравнение, соответствующее этому закону:

В этом уравнении первый член представляет собой импульс силы , действующей со стороны лопаток на поток, второй член — импульс сил давления на поверхности Ω1—1 и 2—2; в правой части записано изменение количества движения массы dm, вытекающей через сечение 2—2 и втекающей через сечение 1—1 за время dt. Под Ωпонимается площадь, ометаемая рабочими лопатками при движении в активном потоке рабочего тела. При подводе рабочего тела по всей окружности рабочего колеса

основное уравнение для определения окружного усилия, действующего со стороны потока рабочего тела на рабочие лопатки турбинной ступени осевого типа:

Направление окружного усилия R_u совпадает с направлением окружной скорости рабочих лопаток. Поэтому окружное усилие R_u определяет работу, совершаемую потоком на рабочих лопатках и, следовательно, на роторе турбины.

основное уравнение для определения осевого усилия, действующего со стороны потока ра­бочего тела на рабочие лопатки турбинной ступени осевого типа:

Эта осевая составляющая усилия направлена перпендикулярно вектору окружной скорости и, следовательно, не производит работы. Однако составляющая R_a должна учитываться при расчете осевых усилий, воспринимаемых упорным подшипником ротора турбины, а также (наряду с R_u при определении изгибных напряжений в рабочих лопатках).

Вопрос № 289