Классификация паровых и газовых турбин. Уравнения движения сжимаемой жидкости. Реальное течение рабочего тела в турбинных решетках. Расчет ступени с учетом изменения параметров потока по радиусу. Относительный лопаточный коэффициент полезного действия.
Аннотация к работе
Конспект по курсу "Теория паровых и газовых турбин ", часть I, составлен на основании лекций по этому предмету для студентов направления «энергетическое машиностроение» Инженерного факультета Российского университета дружбы народов. Цель курса в целом - дать студентам основные сведения по всему комплексу вопросов, касающихся принципа действия тепловых турбин, их разновидностей, конструктивного выполнения деталей и узлов турбоустановок и происходящих в них тепловых процессов. В курсе также рассматриваются вопросы проектирования паровых и газовых турбин; вопросы конструирования и расчетов на прочность деталей и узлов турбин. Курс "Теория паровых и газовых турбин "предполагает знание курсов «Техническая термодинамика» и «Механика жидкости и газа» в пределах учебной программы специальности. Вопросы проектирования паротурбинных агрегатов: расчет регенеративной схемы, предварительный и детальный тепловой расчет проточной части, расчеты на прочность отдельных узлов и деталей, а также знакомство с конструкцией турбин и методикой теплотехнических испытаний паровых турбин рассмотрены в уже изданных учебных пособиях, методических указаниях и руководствах: 1. Г.С.Если в сечении 1 через канал площадью F1 проходит массовый расход рабочего тела G1 с переменным удельным объемом v1 и с переменной скоростью c1, вектор которой перпендикулярен площади F1, то в общем виде уравнение неразрывности запишется в следующем виде: , где с1ср и v1ср - скорость и удельный объем рабочего тела усредненные по уравнению неразрывности (по расходной составляющей). При изоэнтропном течении рабочего тела, т.е. течении без потерь и без теплообмена с внешней средой, уравнение количества движения преобразуется в уравнение: Лекция 2 Уравнение сохранения энергии для установившегося движения потока справедливо независимо от того, сопровождается ли течение потока потерями или происходит без потерь: , где q0 - количества теплоты, подведенной к 1 кг рабочего тела; В случае отсутствии обмена энергией с внешней средой (L1 = 0) приращение кинетической энергии при расширении рабочего тела приведет только к изменению энтальпии: Учитывая равенство (2), формулу (9) можно записать: , где для реального потока в отличие от формулы (8), выведенных в предположении изоэнтропийного течения, c1 и v1 соответствуют реальному состоянию рабочего тела в конце процесса расширения (рис.2). Согласно формуле (8) можно найти скорость c1t: Если начальной кинетической энергией потока () пренебречь нельзя, то в этом случае можно предположить, что она возникла в результате изоэнтропийного расширения рабочего тела от некоторых фиктивных параметров (,) при которых начальная скорость равнялась нулю, до параметров рабочего тела перед соплом ().В результате этого сложного процесса меняются истинные параметры потока на выходе из решетки (скорость и угол выхода потока), что приводит к изменению характеристики обтекания решетки (угла выхода потока, коэффициента потерь энергии и расхода). Так как рабочее тело покидает ступень со скоростью c2 , то его кинетическая энергия не используется в данной ступени. Относительный лопаточный КПД ступени представляет собой отношение работы ступени Hu, развиваемой 1 кг рабочего тела, к ее располагаемой энергии :паровой газовый турбина решетка Где ?с и ?р - потери в соответственно сопловой и рабочей решетках, отнесенных к располагаемой работе ступени, отличаются от ?с и ?р - потерь в соответственно сопловой и рабочей решетках, отнесенных к располагаемым работам решеток. При расчете ступеней также задаются следующими величинами: · расход рабочего тела G0, · начальные температура T0 и давление p0 рабочего тела, · давление потока на выходе из ступени p2, или теплоперепад ступени H0, · направление потока при входе в ступень ?0, · выбор степени реактивности ступени ?, · выбор отношение скоростей u/сф.