Тема 8: Треугольники скоростей турбинной ступени

Усилия, работа и мощность на венце рабочих лопаток – функция скоростей движения потока в межлопаточных каналах. Для расчета ступени и нахождения интересующих нас скоростей удобно пользоваться треугольниками скоростей. Их два – входной треугольник, дающий взаимосвязь скоростей на входной кромке профиля, и выходной – на выходной кромке (рис. 3.23).

Рассмотрим порядок построения треугольников скоростей при наличии реакции в турбинной ступени.

Должны быть заданы параметры пара Р₀, t₀, P₂ и степень реакции r.

В тепловой диаграмме строится процесс расширения рабочего вещества (рис. 3.24) и производится расчет сопловой решетки, откуда получаются значения c₁, a_1эф и q (если имеет место расширение в косом срезе сопла).

Рисунок 3.23 – Треугольники скоростей

Основные зависимости:

,

Далее на базовой линии Х-Х (рис. 3.25) от исходной точки 0 под углом в масштабе (в 1 см – х м/сек) откладывается вектор с₁ (все прочие вектора откладываются в том же масштабе). Определяется окружная скорость

n – об/мин – число оборотов ротора,

D_ср – средний диаметр облопатывания.

Вектор u пристраивается параллельно базовой линии к концу вектора c₁. При соединении точки 0 с другим концом вектора u получается вектор относительной скорости входа потока на рабочую решетку W₁ и относительный угол входа b₁.

Рисунок 3.24- Процесс расширения рабочего вещества

Рисунок 3.25 – Треугольники скоростей

Предварительно оценивается коэффициент y и находится относительная скорость потока на выходе с рабочих лопаток

,

и её теоретическое значение .

Определяется потеря энергии на рабочей решетке

,

и после откладывания её на построении процесса, снимается удельный объем \/₂ м³/кг (рис. 39). Критическая скорость при параметрах выходного сечения

м/сек;

соответствующее число Маха

Через выражение определяется угол b₂.

Далее по углам b₁, b₂ и числу Маха М_2t из атласа подбирается стандартный профиль и по графику находится b_2эф (по аналогии с сопловой решеткой).

При малом различии углов b₁ и b₂ профиль подбирается из группы Р, например Р-3021А. Буква Р обозначает, что профиль предназначен для рабочих решеток; первая пара цифр соответствует углу b_1п, вторая – b_2п, а последняя буква – характеру истечения.

Если же углы b₁ и b₂ различаются значительно, то профиль подбирается из группы С, например С-9015А. В этом случае первая пара цифр соответствует углу b_1п, а вторая – b_2п.

Профиль в обоих случаях нужно подбирать так, чтобы было максимальное соответствие углов: b₂ по расчету и b_2п.

Если в подобранном профиле при этом будет значительное различие угла b_1п с углом b₁ по построению, что приводит к появлению удара на входной кромке, то данное обстоятельство должно быть учтено при дальнейших расчетах.

Под углом b_2эф от базовой линии откладывается вектор W₂, к нему пристраивается вектор u и проводится замыкающий вектор c₂ – вектор абсолютной скорости потока при выходе с рабочей решетки. Построив треугольники скоростей можно снять все интересующие нас составляющие.

Следует отметить, что если r = 0,5, то c₁» W₂; W₁» c₂; a_1эф» b_2эф; b₁» a₂.

Дата добавления: 2015-07-21