Влияние изменения отношения скоростей u/cф на степень реакции r и КПД ступени. Условия работы последней ступени конденсационной турбины при переменном давлении за ступенью

Влияние изменения отношения скоростей u/c_ф на степень реакции r и КПД ступени

Если предположить, что коэффициенты расхода решёток при изменении u/c_ф и неизменных e_ст и Re_ф остаются постоянными

m₁/m₂ = (m₁/m₂)₀,

и в первом приближении принять, что отношение удельных объёмов за решёткой также остаётся постоянным

v_2t/v_1t = (v_2t/v_1t)₀,

то получим, что

w_2t/c_1t = (w_2t/c_1t)₀.

При увеличении окружной скорости и неизменной величине с₁ = j×с_1t и b₁<90° относительная скорость входа в рабочую решётку уменьшается. При условии, что теоретическая относительная скорость на выходе из рабочих лопаток w_2t остаётся постоянной, то ей должно соответствовать увеличение степени реакции, т.е. поток в рабочей решётке должен ещё больше ускоряться. Это видно из выражения:

.

Наоборот, уменьшение u/c_ф при тех же условиях требует, чтобы в рабочей решётке поток ускорялся в меньшей степени или даже замедлялся. В последнем случае ступень будет работать с отрицательной реакцией.

Влияние отношения скоростей u/c_ф на КПД ступени h_oi

Изменение отношения скоростей u/c_ф при e = const, например, при постоянном теплоперепаде и переменной частоте вращения, сказывается на КПД ступени вследствие:

а) изменения потери с выходной скоростью за счёт изменения угла a₂ и, следовательно, величины с₂. Если ступень спроектирована a₂₀ = 90°, то как уменьшение, так и увеличение u/c_ф в равной мере скажется на Dh_в.с. Однако часто, особенно при небольшой мощности, ступени проектируются на угол a₂₀<90°, что объясняется уменьшением оптимального отношения скоростей за счёт дополнительных потерь и упрощением при этом конструкции турбины. В этом случае понижение u/c_ф скажется на Dh_в.с больше, чем такое же увеличение u/c_ф. Изменение же Dh_в.с вызовет соответствующее изменение h_oi в зависимости от x_в.с. Относительная потеря с выходной скоростью x_в.с примерно равна:

(x_в.с)₀» j²×sin²a₁×(1 - r₀)

и, следовательно, меньше при малых значениях угла a₁ и большей расчётной степени реакции r₀;

б) изменения угла входа в рабочую решётку b₁ и влияния его на потери в рабочей решётке. Потери x_р в активной ступени будут меняться в большей мере, чем в реактивной. Это объясняется, во-первых, разным влиянием изменения u/c_ф на r и, во-вторых, бo¢льшим влиянием изменения угла b₁ при малых углах b₁₀, присущих активным ступеням. Особенно велико влияние уменьшения угла b₁ на x_р в ступени с короткими лопатками из-за существенного увеличения концевых потерь в рабочей решётке.

Кроме того, изменение u/c_ф вызывает соответствующее изменение конфузорности течения в рабочих решётках. При b₁₀<90° уменьшение u/c_ф приводит к снижению реакции и уменьшению конфузорности. При r<0 поток в рабочей решётке становится диффузорным, что особенно неблагоприятно. Вследствие этих причин уменьшение u/c_ф в большей мере, чем увеличение u/c_ф, сказывается на потере x_р, которая при этом возрастает. С увеличением u/c_ф потеря x_р может даже сократиться;

в) изменения потерь в сопловой решётке x_с за счёт изменения её теплоперепада h_0c = (1 - r)× ₀. Чем больше u/c_ф, тем больше r и, следовательно, меньше h_0c. В некоторых случаях, зависящих от типа сопловой решётки и числа М₁, изменение М₁ вследствие изменения h_0c может повлиять на z_с;

г) изменения потерь трения диска x_тр, пропорциональных (u/c_ф)³;

д) изменения потерь от утечек x_у, косвенно зависящих через реакцию от u/c_ф. В ступенях активного типа увеличение реакции, вызванное увеличением u/c_ф, происходит в случае если b₁₀<90°. При этом в ступенях относительно небольшой высоты будет возрастать утечка над рабочими лопатками. В ступенях умеренной и большой веерности, наоборот, у периферии угол b₁₀>90° и увеличение u/c_ф или почти не скажется на реакции у периферии, или даже приведёт к некоторому её снижению;

е) изменения потерь, связанных с парциальным подводом пара. С ростом отношения скоростей u/c_ф эти потери увеличиваются;

ж) изменения потерь от влажности. Эти потери возрастают с ростом отношения скоростей u/c_ф, вызванным увеличением частоты вращения.

При изменении отношения скоростей u/c_ф КПД реактивных ступеней меняется меньше, чем активных.

Дата добавления: 2015-07-20