1.3.2 Активкий і реактивний східці турбіни

В активному східці – тиски перед та за робочою решіткою рівні ( рисунок 3.6). Це означає, що перетворення потенційної енергії потоку в кінетичну відбувається в сопловому апараті. В робочій решітці в цьому випадку кінетична енергія перетворюється в енергію обертання тільки за рахунок повороту потоку.

Рисунок 3.6 – Ізоентропійні процеси розширення пари в східцях з різним ступенем реакції.

В активному східці розширення пари в каналах робочої решітки не відбувається, тому вони мають постійний за ходом пари переріз.

Принцип перетворення кінетичної енергії потоку, який виходить з сопла, в механічну енергію обертання відбувається наступним чином ( рисунок 3.7).

Р исунок 3.7 – Схема дії відцентрових сил парової струї на лопатку.

Потік пари, який потрапляє в робочу лопату, вимушений повертатись. На лопатку діє з боку рухомої криволінійної струї відцентрована сила, яка розподілена на поверхні лопатки і спричиняє на ній тиск. Кожна частка пари діє на лопатку з силою, яка дорівнює відцентрованій силі і направлена по нормалі до поверхні лопатки, якщо тепло перепади на сопловій і робочих решітках близькі, то такий східець називається реактивним.

Профілі сопел та робочих лопаток реактивного східця по формі близькі, тоді як в активному східці вони суттєво відрізняються.

Відношення передбачуваного теплоперепаду робочої решітки до передбачуваного теплоперепаду східця, який розрахований від параметрів гальмування, називається ступенем реакції (ρ)

Таким чином, для активних східців ρ = 0

для реактивних східців ρ =0,5

Процес розширення пари в східці

Параметри потоку гальмування перед східцем визначається в т.О. На відміну від параметрів гальмування параметри в т.0 називаються статичними.

При ізоентропійному розширенні пари в східці від початкових параметрів до тиску Р₂ його ентальпія зменшується до h_2t.

Н₀ – передбачуваний теплоперепад східця

Н^-₀ – передбачуваний теплоперепад східця, підрахований за параметрами гальмування.

Реальні процеси течії пари відбувається з втратами, тому процес розширення пари в сопловій решітці відображається до т. А.

ΔН_с = h₁ – h_1t

це є втрата енергії в сопловій решітці,

ΔН_р = h₁ – h_1t

це втрата енергії в робочій решітці.

Реальний процес течії в робочій решітці йде по лінії АВ та закінчується ентальпією h₂ .

Рисунок 3.8 – Процес розширення пари в східці в h, S – діаграмі.

Пара з початковими параметрами Р₀, t₀, h₀ входить до соплової решітки зі швидкістю С₀. За сопловою решіткою підтримується тиск Р₁ < Р₀, тому пара в соплових каналах збільшує свою швидкість до С₀, ентальпія зменшується до h_1.

Теоретична швидкість потоку на виході з соплової решітки:

дійсна швидкість потоку С₁:

, або

– коефіцієнт швидкості соплової решітки.

Коефіцієнт втрати енергії решітки:

Втрата енергії в сопловій решітці:

Швидкості потоку, які розглядаються в системі координат, яка пов’язана з нерухомим спостерігачем, називаються абсолютними.

Швидкості потоку, які розглядаються в системі координат, яка пов’язана зі спостерігачем нерухомим, називаються відносними.

Потік пари, який виходить з сопла, надходить до робочої решітки з відносною швидкістю w₁, яка дорівнює геометричній різниці векторів швидкостей. та. . проходячи через робочі канали та обтікаючи профілі робочих лопаток, пара створює силу, яка обертає колесо. Пара залишає канали робочої решітки з відносною швидкістю , яка відрізняється від , під кутом до площини колеса.

Використовуючи рівняння збереження енергії для двох перерізів потоку на вході і виході з каналу робочих лопаток, отримуємо теоретичну швидкість потоку у вихідному перерізі:

, або

Дійсна швидкість:

– коефіцієнт швидкості робочих лопаток.

Втрати енергії в робочій решітці:

Подібно куту виходу потоку з соплової решітки залежить від профілю решітку, кута його встановлення та кроку .

Абсолютна швидкість виходу потоку з робочої решітки буде створена геометричною сумою векторів та та направлена під кутом .

Втрати з вихідною швидкістю:

Відкладаючи вздовж ізобари Р₂ відрізок ВС, який відповідає втратам з вихідною швидкістю , отримуємо т.С. Відрізок Н_і дорівнює різниці ентальпії в т.О і т. С, які представляють собою корисну роботу східця, яка віднесена до 1 кг пари, яка протікає.