Радиальные и радиально-осевые ступени

Наряду с рассмотренными выше осевыми ступенями некоторое распространение получили радиальные ступени, в которых поток пара протекает в плоскости, перпендикулярной оси турбины, и движется или от центра к периферии, или, наоборот, от периферии к центру. Эти ступени могут иметь неподвижную сопловую и последующую вращающуюся рабочую решетку (рис. 3.32, а), или две решетки, вращающиеся в разные стороны (ступени турбины типа Юнгстрем — рис. 3.32, б)

Возможно и более сложное направление потока: в сопловой решетке — радиальное, а затем в рабочей решетке—с осевым выходом из ступени (рис. 3.32, в и г). Такого типа центростремительные ступени могут найти применение как первые ступени промежуточных цилиндров мощных паровых турбин, в частности как двухпоточные ступени (рис. 3.32, в и г) на входе в двухпоточные цилиндры среднего и низкого давления.

Как и осевые ступени, радиальные и радиально-осевые ступени сначала рассчитываются по средней линии решеток. Вывод основных уравнений для расчета этих ступеней сходен с выводами, представленными в §3.1. Более того, уравнения § 3.1 можно получить как частный случай уравнений, разобранных ниже в этом параграфе.

На рис. 3.33 представлены треугольники скоростей радиальных ступеней. Момент, создаваемый потоком пара на рабочих лопатках радиальной ступени, выражается разностью моментов количества движения:

-- радиусы сечений входа и выхода каналов рабочих лопаток;

  — проекции абсолютных скоростей входа и выхода пара на направление окружной скорости и.

Мощность, развиваемая паром на рабочих лопатках, равна произведению момента па угловую скорость:

то мощность на ободе

лопаток запишется так:

Применяя уравнение сохранения -энергии к потоку пара, изоэитропнйно протекающему в каналах рабочих лопаток радиальной ступени, напишем

где //0р —-см. рис. 3.3.

Относительный лопаточный КПД ступени

. Тогда

, получим соотношение осевых составляющих скоростей, аналогичное зависимости (3.42):

  означгкм выполнение условия р>0,

то для радиальной ступени, судя по (3.106), для этого необходимо, чтобы выполнялось условие

для различных типов ступеней (при

  и располагаемые теплоперепады /70, соответствующие оптимальным отношениям скоростей, по сравнению с одновенечной активной осевой ступенью (при р = 0) при одинаковой окружной скорости на выходе из рабочей решетки.

Расчет радиальной ступени в отличие от осевой не требует изменения профиля по длине лопатки, так как при чисто радиальном расположении

лопаток параметры потока не меняются по длине их, так же как остается неизменной и окружная скорость. Для ступеней диагонального или радиально-осевого типа следует учитывать изменение параметров по длине лопаток, решая сложную задачу пространственного потока.

Расчегно-теоретичсское и экспериментальные исследования радиально-осевой ступени центростремительного типа показали, что повышения КПД можно достигнуть при спиральном подводе пара и выполнении радиальной сопловой решетки с расположенными по окружности профилями сопловых лопаток (рис. 3.34).