Вопрос № 306 Потери от утечек в ступени. Изобразить схему протечек пара в турбинной ступени.

Потери от утечек рабочего тела (пара или газа) связаны с протечками через зазоры помимо сопловых или рабочих лопаток. Эти протечки не совершают полезной работы в ступени, поэтому энергия пара или газа про­течки является потерянной для ступени. По­тери от утечек имеют место как в ступени, так и в турбине в целом.

Протечки в ступени- это потоки через зазоры:

• Между диафрагмой и валом С_1у

• Между бандажом рабочих лопаток статором (диафрагмой или корпусом) С_1б

• Между диафрагмой и диском у корм рабочих лопаток С_1к

• Через разгрузочные отверстия С_{1 отв}

Протечки в турбине — это потоки через зазоры концевых уплотнений между валом турбины и ее корпусом. В кор­пусах ЦНД конденсационных турбин — это дополнительный расход пара, который подво­дится к концевым уплотнениям для того, что­бы предотвратить подсос воздуха из атмос­феры в конденсатор.

Кроме перечисленных причин протечки могут возникать из-за недостатков конструк­ции в различных стыках между деталями, на­пример в разъеме половин диафрагм, по по­садочным поверхностям диафрагмы, а также обойм диафрагм и уплотнений в корпусе.

Вопрос № 307 Изобразить в is диаграмме и объяснить процесс в лабиринтовом уплотнении, состоящем их 4-х гребешков.

Для уменьшения протечек через зазоры между статором и ротором турбины применя­ются лабиринтовые уплотнения, представляю­щие собой последовательный ряд сужений для потока протечки. Лабиринтовые уплотне­ния применяют ступенчатого или прямоточно­го типа. Здесь сужения (щели) об­разованы гребешками, расположенными на статоре, и поверхностью ротора. В ступенча­том уплотнении щели располагаются на вы­ступе и впадине ротора, в прямоточном уплот­нении гладкий ротор не имеет выступов и впадин. Для исключения возможности мест­ного разогрева ротора и его искривления при задеваниях в лабиринтовом уплотнении часто гребешки располагаются на роторе, выступы и впадины — на статорных деталях.

ДОРИСОВАТЬ (ЭТО ДЛЯ ТРЕХ)

Рассмотрим процесс течения в уплотнении с помощью h, s-диаграммы. Со­стояние пара перед первой щелью характери­зуется точкой O^I. Отрезок O^I a¹ соответствует расширению пара в первой щели, точка a¹ характеризует состояние пара в первой щели. Кинетическая энергия потока в первой щели с_щ²/2 равна располагаемому теплоперепаду H₀¹. В процессе изобарного торможения в камере за первой щелью (отрезок a¹ O^II) ки­нетическая энергия потока переходит в теп­лоту. В результате этого энтальпия пара перед второй щелью (точка O^II) становится рав­ной энтальпии перед первой щелью h_o. Во второй и третьей щелях и соответствующих им камерах процессы повторяются. При этом располагаемые теплоперепады, приходящиеся на каждую последующую щель, увеличивают­ся, так как скорости пара возрастают от ще­ли к щели по потоку. Увеличение скоростей в щелях вдоль уплотнения объясняется с по­мощью уравнения неразрывности: c_щ=G_уυ/F_у.

Для уплотнения с постоянным диаметром d_у и зазором δ_у площади всех щелей одинако­вы: F_y=πd_y δ_у; расход пара также не изме­няется от щели к щели (G_y=const), а удель­ные объемы пара υ, как следует из h, s-диа­граммы, увеличиваются. Поэтому скорости с_щ в щелях вдоль уплотнения возрастают, наибольшая скорость достигается в послед­ней щели.

Таким образом, состояние пара в камерах уплотнения характеризуется точками O^II, O^III, 1, которые располагаются на линии h_o=const, соответствующей процессу дросселирования. Состояние пара в сужениях (щелях) уплотне­ния характеризуется точками a^I, a^II, a^III, рас­положенными на линии а, б, которая соответ­ствует процессу течения пара с трением в трубе постоянного сечения и называется ли­нией Фанно.

Так как процесс течения в уплотнении по состоянию пара в камерах уплотнения ана­логичен процессу дросселирования, темпера­тура пара вдоль уплотнения изменяется незначительно. Поэтому в переднем конце­вом уплотнении турбины температура за пер­вым отсеком уплотнения близка к темпера­туре пара за первой ступенью турбины.