Принцип действия одноступенчатой осевой турбины

Рассмотрим принцип действия турбины на примере осевой ступени предкамерной турбины (рис. 7). Мысленно вырежем в ней бесконечно тонкую цилиндрическую оболочку на произвольном радиусе r толщиной dr. Разрежем эту оболочку по образующей и развернем на плоскость. В результате получится так называемая элементарная ступень, состоящая из элементарных лопаточных венцов СА и РК.

На вход в ступень (сечение 0 – 0) подается газ высокого давления p^*₀ с повышенной температурой T^*₀ до 1150...1200 К. На выходе из ступени (сечение 2 – 2) статическое давление p₂ значительно меньше давления p^*₀. Поэтому газ со входа стремится попасть на выход из турбины.

Первоначально рабочее тело проходит через СА. Так как межлопаточные каналы СА выполнены конфузорными (сужающимися) и криволинейными, то поток в них разгоняется и разворачивается, направляясь на лопатки РК с большой абсолютной скоростью ₁. Струя газа, попадая в межлопаточные каналы РК, создает на рабочих лопатках силу `Р (см. рис. 7), окружная составляющая которой обеспечивает крутящий момент и заставляет вращаться РК с угловой скоростью w.

Окружная скорость вращения выделенного элементарного ЛВ РК в этом случае будет равна u = w×r.

Для того, чтобы теперь определить скорость потока относительно входной кромки рабочей лопатки надо вычесть из вектора абсолютной скорости `с<sub>1</sub> вектор окружной скорости `u₁ и построить треугольник скоростей на входе в РК (см. рис. 7).

В межлопаточных каналах РК поток газа разворачивается, совершает механическую работу и выходит из рабочего ЛВ по направлению выходных кромок лопаток с относительной скоростью `w<sub>2</sub>. Абсолютную скорость газа на выходе из РК `c₂ определяют, сложив вектора `w<sub>2</sub> и `u₂ (см. рис.7). Следует отметить, что в РК относительная скорость потока если и увеличивается, то незначительно, вследствие небольшой степени конфузорности межлопаточных каналов. Абсолютная скорость потока в РК уменьшается вследствие преобразования части кинетической энергии в механическую энергию вращения РК. Рабочие лопатки последней ступени турбины проектируют (профилируют) так, чтобы ₂ не имела закрутки, т.е. чтобы ₂ = _2а.

		а
	б

Рисунок 7 – Схема элементарной ступени осевой турбины (а) и потока в ней (б)

Дата добавления: 2015-08-20