Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Тема №13. Многоступенчатые турбины
|
|
Основные предпосылки создания многоступенчатых турбин
В целях повышения экономичности газотурбинных установок стремятся повысить параметры газа перед турбиной, понизить давление на выходе (за счет установки диффузора), что приводит к увеличению располагаемого теплоперепада на турбину.
Мощность турбины зависит от расхода рабочего тела, располагаемого теплоперепада и внутреннего КПД турбины:
.
В современных газовых турбинах располагаемый теплоперепад составляет 500…700 кДж/кг. Если осуществить расширение газа в одной ступени, то фиктивная скорость составит
м/с.
Для активной ступени скорость газа на выходе из сопел при этом составит 900 – 1100 м/с, а для реактивной – 700 – 900 м/с.
Для создания экономичной ступени требуется обеспечить на среднем диаметре ступени оптимальное отношение скоростей 
. Из теории ступени и из треугольников скоростей следует, что оптимальное значение хф для любой ступени составляет
.
Для активной ступени при 
=120; j = 0,97; хф,опт = 0,47; а для реактивной ступени хф,опт = 0,67.
Приняв для активной ступени хф,опт = 0,5 получим u = 450 – 550 м/с, а для реактивной – хф,опт = 0,7 – u = 500 – 650 м/с.
Обеспечить прочность ротора и лопаток при таких окружных скоростях довольно сложно, а в лопаточном аппарате при указанных скоростях потока будут очень большие потери вследствие высоких чисел Маха.
Использование многоступенчатых турбин позволяет распределить располагаемый теплоперепад между ними и уменьшить и окружные скорости и скорости потока до приемлемых значений.
Преимущества многоступенчатых турбин
1. За счет уменьшения теплоперепада, приходящегося на одну ступень, удается оптимизировать теплоперепады, т. е. получить оптимальное отношение скоростей (u / c ф), умеренные значения М и следовательно, высокий КПД каждой ступени.
2. С ростом числа ступеней растет высота сопловых и рабочих лопаток. Действительно, с уменьшением окружной скорости можно уменьшить диаметр ступеней (
). Из формулы 
следует, что с уменьшением диаметра растет высота лопаток. Этот рост еще существенней, поскольку с уменьшением теплоперепадов на ступени уменьшается скорость истечения из сопел и это тоже приводит к росту площади 
. Увеличение высоты лопаток благотворно сказывается на внутреннем КПД ступеней: уменьшаются концевые потери и утечки в зазорах.
3. В многоступенчатой турбине энергия выходной скорости предыдущей ступени может быть использована в последующей ступени. Эта энергия повышает располагаемую энергию последующей ступени.
4. В многоступенчатой турбине тепловая энергия потерь предыдущих ступеней частично используется в последующих ступенях за счет явления возврата теплоты (см. ниже).
5. В газотурбинных установках многоступенчатая конструкция позволяет разбить турбину на каскады, что удобно с точки зрения регулирования приводной мощностью, а также с точки зрения противопомпажной защиты.
6. В паровых турбинах многоступенчатая конструкция позволяет осуществить отборы пара на регенерацию, промперегрев, в регулируемые отборы.
Недостатки многоступенчатых турбин:
1. Усложнение и удорожание конструкции.
2. Увеличение утечек пара в концевых и диафрагменных уплотнениях.
3. Дополнительные потери в перепускных трубах и патрубках. В паровых турбинах дополнительные потери в клапанах, входных и выходных патрубках (при многоцилиндровой конструкции).
Коэффициент возврата теплоты
Потери энергии в каждой ступени, как это следует из h-s – диаграммы, вызывают повышение температуры рабочего тела перед последующими ступенями. Это приводит к увеличению теплоперепадов на последующих ступенях.
Тогда 
, где 
- действительные располагаемые теплоперепады на ступенях, 
- располагаемый теплоперепад на турбину по основной изоэнтропе, 
- возвращенная теплота.
Тогда КПД турбины:
.
Допуская, что КПД всех ступеней одинаков и равен 
, и обозначая коэффициент возврата теплоты q, получим:
,
т.е. КПД турбины выше КПД отдельных ступеней.
Коэффициент возврата теплоты для неохлаждаемых турбин лежит в пределах 0,02 – 0,10 в зависимости от H 0, числа ступеней и их КПД.
 |
Рис. 13.1. Зависимость значения коэффициента возврата теплоты от количества ступеней и их относительного лопаточного КПД
В турбинах с охлаждаемыми лопатками коэффициент возврата теплоты принимают равным нуля, а иногда и меньше нуля.
Date: 2015-07-24; view: 1330; Нарушение авторских прав