Цикли газотурбінних установок

курсовая работа

1.1 Принцип роботи

Принцип роботи турбіни можна розглянути на прикладі одного ступеню, зображенного на рис. 1.1.

Робоче тіло з підвищенним початковим тиском та початковою температурою надходить до нерухомого сопла A статора. За умови постійної масової витрати робочого тіла на виході з сопла підтримується постійний тиск <. Під впливом різниці тисків потік робочого тіла з постійною швидкістю (м/с) спрямовується до криволінійних каналів B, утворених робочими лопатками. Протікаючи цими каналами, потік створює зусилля , яке викликає обертання робочого колеса турбіни. Позначивши через (м/с) окружну швидкість руху лопаток і побудувавши трикутник швидкостей на вході у канали робочих лопаток, можна знайти відносну швидкість входу потоку в канали робочих лопаток та її напрямок, який визначається кутом .

Абсолютна швидкість входу потока на лопатки:

, (1.1)

де - ізоентропійний перепад теплоти від початкових параметрів і до , Дж/кг;

=0,94…0,98 - швидкісний коефіцієнт.

Окружна швидкість робочих лопаток визначається за формулою:

, (1.2)

де - середній радіус розташування лопаток щодо вісі вала турбіни, м;

- частота обертання вала турбіни, об/хв.

Зазвичай кут нахилу потоку, який виходить із сопла, до площини робочого колеса приймають 12…18є.

Внаслідок наявності тертя під час руху потока каналом між лопатками відносна швидкість виходу його з каналу буде меншою за і для активних турбін дорівнює

, (1.3)

де коефіцієнт приймається =0,85…0,95.

Кут виходу потока стосовно площини обертання колеса зазвичай приймають меншим на 1…10є, аніж . За відомими значеннями , та будують трикутник швидкостей на виході потока з каналів робочих лопаток.

Проекція сили на напрямок окружної швидкості викликає обертання ротора турбіни. На рис. 1.1 представлене зображення трикутників швидкостей потока. Користуючись цими трикутниками швидкостей, у відповідності з відомим рівнянням кількості руху можна записати, що

, (1.4)

де - масова витрата робочого тіла через турбіну, кг/с;

.

Потужність (Вт), яку розвиває потік робочого тіла на ободі лопаток:

. (1.5)

Якщо робоче тіло розширюється тільки в соплах статора, а в каналах робочих лопаток ротора відбувається лише зміна напряму потока при постійному тиску, то така турбіна (або її ступінь) називається активною. Якщо робоче тіло розширюється й у соплах ротора, й у каналах робочих лопаток ротора, то така турбіна (або ступінь її) називається реактивною.

З рівняння (1.5) випливає, що питома робота (Дж/кг) ступеня

. (1.6)

Відношення питомої роботи до теплопадіння називається відносним коефіцієнтом корисної дії (к. к. д.) ступеня турбіни на лопатках .

Аналізуючи рівняння (1.5), можна показати, що для досягнення високого значення необхідно забезпечити певне співвідношення між окружною швидкістю руху лопаток та абсолютною швидкістю витікання з сопла . Для активних ступенів це відношення складає 0,4…0,5 [2].

Делись добром ;)