Ступени скорости

Особенности ступеней скорости

тем больше при заданном

необходимо, чтобы

, которое в свою очередь зависит от степени

  при р = 0:

, примерно равен1

Окружная скорость ограничена по условиям прочности диска или барабана; часто конструктивно нецелесообразно или технологически трудно, как, например, для цельнокованых роторов, увеличивать диаметр ступени. Следует учитывать, что увеличение диаметра для решеток, имеющих небольшую выходную площадь Ри означает нежелательное с точки зрения экономичности уменьшение высоты лопаток. Все это привело к тому, что обычно скорости ик, подсчитанные по наружному диаметру диска и при малых высотах лопаток и близкие к окружным скоростям на среднем диаметре, составляют

  Следовательно,

В некоторых же случаях требуется переработать в ступени значительно больший теплоперепад при умеренной окружной скорости и одновременно при высоком КПД. Для того чтобы найти удовлетворительное решение этой задачи, обратимся к диаграмме на рис. 3.6, где приведен баланс потерь для единичной ступени в зависимости от отношения скоростей и/с-ф. Этот график наглядно показывает, что с уменьшением

  особенно интенсивно растет потеря с выходной скоростью или, другими словами, увеличивается потеря кинетической энергии, е которой пар покидает ступень. Для того чтобы использовать эту кинетическую энергию, можно после первого ряда рабочих лопаток расположить неподвижный поворотный аппарат, т. е. решетку, в которой потоку (с выходной скоростью с2) придается иное направление.

Выходящий из этой поворотной решетки поток пара поступает во вторую рабочую решетку, где кинетическая энергия парового потока преобразуется в работу на ободе диска. Если за

вторым рядом рабочих лопаток паровой поток все еще обладает значительной кинетической энергией, то могут быть поставлены вторая поворотная решетка и третья рабочая решетка.

Такого типа ступени, где при одной сопловой решетке преобразование кинетической энергии производится в нескольких рабочих решетках, называются ступенями скорости.

Чем больше перерабатываемый тепловой перепад при заданной окружной скорости, тем целесообразнее применять большее число венцов, т. е. число рядов рабочих лопаток в ступени скорости.

Однако, как будет показано ниже, наибольший КПД, который может быть достигнут в ступени, уменьшается по мере увеличения числа венцов и, следовательно, числа решеток. Поэтому практически в современных турбинах применяются только двухвенечные ступени скорости. В небольших вспомогательных турбинах, где экономичность не имеет первенствующего значения, применяют также трехвенечные ступени скорости.

Основное достоинство ступени скорости заключается в том, что даже при умеренной окружной скорости в ней можно при сравнительно высоком КПД переработать значительный теплоперепад, поскольку оптимальное отношение (и/Сф)опт Для нее меньше, а следовательно, теплоперепад при одинаковых скоростях и больше, чем в одновенечной ступени.

На рис. 3.28, где показаны проточная часть и решетки двухвенечной ступени скорости, одновременно изображены треугольники скоростей. Обозначения скоростей и углов между векторами скоростей и направлением окружной скорости первого ряда рабочих решеток сохраняются те же, что и для одновенечной ступени (см. §3.1). Угол входа парового потока в первый ряд поворотной решетки равен углу а2, под которым направлена абсолютная скорость потока пара, покидающего первую рабочую решетку. Для второго венца, состоящего из поворотной и второй рабочей решеток, скорости пара и углы векторов скдростей обозначаются так же, как и для первого венца, но снабжаются индексами прим (с,, угь с2, а и т. д.).