Степень реактивности турбинной ступени

Отношение располагаемого теплоперепада Н_0Р к сумме располагаемых теплоперепадов сопловой и рабочей решеток называют степенью реактивности ступени:

. (4.16)

Чем выше степень реактивности ступени, тем больше ускоряется поток в рабочей решетке и, следовательно, относительная скорость w₂ увеличивается по сравнению с w₁. Ступень сr=0называютчистоактивной. В этой ступени отсутствует расширение потока в рабочей решетке (р₁=р₂), а процесс преобразования кинетической энергии среды в механическую работу осуществляется только за счет поворота потока в каналах рабочей решетки (рис. 4.6). Другими словами, создание подъемной силы здесь является единственным источником формирования окружного усилия R_u на рабочих лопатках и крутящего момента М_кр на диске ротора. Профили сопловых и рабочих лопаток такой ступени существенно отличаются друг от друга. Как правило, чисто активные ступени не используются в паровых турбинах. Обычно турбинные ступени имеют некоторую положительную реактивность для обеспечения конфузорности течения в каналах рабочей решетки, что позволяет снизить потери энергии.

В ступенях с r>0 кроме активной составляющей окружного усилия R_акт формируется и его реактивная составляющая R_реак(за счет расширения пара в рабочей решетке, когда р₂<р₁). К активному типу относят также ступени с r<0,2-0,25 (рис. 4.6). Для ступеней, в которых пар подводится не по всей длине окружности сопловой решетки, а по ее части (парциальный подвод пара), выбирают значения r=0,02-0,12. В частности, парциальный подвод пара реализуется в регулирующей ступени.

Турбинные ступени сr=0,4-0,6называютреактивными. В чисто реактивной ступени (r=0,5) характер обтекания сопловых и рабочих лопаток практически одинаков, а сами профили по своей форме подобны и зачастую имеют одинаковые размеры (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Особенности треугольников скоростей, формы проточной части турбинных решеток и процессов расширения в них для различных степеней реактивности турбинных ступеней

Расчет треугольников скоростей

Методика расчета треугольников скоростей (рис. 4.7) для решеток турбинных ступеней основывается на приведенных ранее выражениях расчета абсолютной с_1t (4.8) и относительной w_2t (4.11) скоростей, а также формулах расчета косоугольных треугольников.

Рис. 4.7. Треугольники скоростей для турбинной ступени активного типа

После оценки значения скорости с₁=jс_1t, расчета окружной скорости u=pdn, выбора угла a₁, вычисляется относительная скорость w₁на входе в рабочую решетку по формуле

. (4.17)

Угол b₁ определяется по формуле

. (4.18)

После оценки относительной скорости w₂ = yw_2t и определения угла b₂ (для активных ступеней b₂ » b₁ - (2…4⁰)) абсолютная скорость

, (4.19)

а угол a₂ находится по формуле . (4.20)