Трикутники швидкостей

При різних теплових перепадах (різних режимах роботи) трикутники швидкостей мають вигляд (рисунок 3.9).

Якщо зменшити тепловий перепад східця і залишити незмінним кут виходу потоку та окружну швидкість U, то швидкість С₁ зменшиться (вигляд трикутників – штрихова ). З цього видно, що швидкість буде менше, а кут більше, ніж у попередньому і тому втрата енергії потоку з вихідною швидкістю буде меншою. Найменша втрата при =90⁰. Повернемо вихідний трикутник швидкостей з робочих лопаток навколо вектора швидкості С₂ на 180⁰. Тоді вектори і співпадають за значенням і направленням, тому що = .

Тому можна записати рівність: або

Рисунок 3.9 – Неоптимальні (а) та оптимальні (б) трикутники швидкостей східця активного типу.

Для реактивного східця з ρ =0,5 трикутники швидкостей при оптимальному режимі роботи (втрати відсутні) будуть мати вигляд (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10 – Оптимальні трикутники швидкостей східця при ρ =0,5

Якщо прийняти, що до соплової решітки пара надходить зі швидкістю С₀, а виходить зі швидкістю С₂ = С₀ = w₁, то при ρ =0,5 С₁= w₂.

Дійсно:

Так як ρ =0,5, то Н_о.с = Н_о.р та за відсутністю втрат С₁= w₂. При ρ =0,5 профілі сопел та робочих лопаток однакові, тому та . С₁= w₂Тоді справедлива рівність: або

На практиці для розрахунків використовують не відношення , а характеристику:

де - фіктивна швидкість, яка отримана у випадку повного спрацьовування (без втрат) тепло перепаду у соплах східця:

Зазвичай для східців активного типу

реактивного типу

Для східців з довільним ступенем реакції:

1.3.3 Регулюючий східець турбіни

Східець турбіни, в якому змінюється прохідний переріз соплового апарату називається регулюючим східцем.

Двохвінцевий регулюючий східець, так само як і одновінцевий, має оптимальне відношення при якому втрати з вихідною швидкістю мінімальні.

Виходячи з трикутників швидкостей маємо, що застосування двох вінцевого східця дозволяє ефективно спрацювати теплоперепад, який у 4 рази більший, ніж в одно вінцевому східці.

У двох вінцевому східці є додаткові втрати в обертальній решітці в другому ряду робочих лопаток , тому корисна робота двох вінцевого східця має вигляд

Вихідна швидкість за двохвінцевим східцем не використовується:

Рисунок 3.11 – Оптимальні трикутники швидкостей для активного двох вінцевого східця

Відносний лопатковий ККД східця, визначається:

де

• це окремі втрати, які виражені в долях передбачуваної енергії східця.

Втрати в східцях

• на тертя – потужність, яка витрачається на подання тертя диску парою.

– коефіцієнт тертя;

– діаметр диска, м

– окружна швидкість на переферії диску, м/с

- питомий об’єм, м³/кг

• втрати на вентиляцію – при застосуванні парціонального підведення пари, в каналах робочих лопаток, під час обертання диску, почергово заповнюються потоками протікаючої пари, чи виходять з парового потоку і проходять шлях в неробочому паровому просторі камери східця. Робоча решітка при цьому, працює як вентилятор, захоплюючи та перемішуючи пару, яка заповнює камеру східця, що супроводжується витратами енергії.

= 0,065 – коефіцієнт втрат на вентиляцію

е – ступінь парціональності східця

– кількість вінців в регулюючому східці.

• втрата енергії від витікання пари – це втрати пари через ущільнення турбіни.

– коефіцієнт витрати, який залежить від форми гребінця, його ширині і зазору.

– коефіцієнт, витрат для сопла;

– площа кільця, м².

– вихідна площа соплової решітки, м²

– поправочний коефіцієнт

– витрати пари через східець;

– кількість гребінців ущільнення