Расчет турбинной ступени на долевых нагрузках

В условиях эксплуатации судовые турбины работают на различных режимах. Под режимом понимается работа турбины при установившихся (неизменных) во времени мощности, частоте вращения, начальных и конечных параметрах.

В процессе проектирования турбин принимают меры к тому, чтобы их КПД на самом продолжительном эксплуатационном режиме был наибольшим. Такой режим называют расчетным. Применительно к расчетному режиму выбирают профили сопловых и рабочих лопаток, обеспечивающие безударный вход потока на лопатки, оптимальную скоростную характеристику и степень реактивности.

Все режимы работы турбины, отличающиеся от расчетного мощностью, начальными или конечными параметрами рабочего тела называются долевыми или нерасчетными. При работе на долевых режимах КПД турбины меньше, чем при работе на расчетном режиме, особенно при снижении мощности. Причинами этого являются неоптимальные условия входа потока в турбинных решетках, отклонение скоростной характеристики от оптимального значения и ряд других.

В курсовом проекте предлагается выполнить расчет турбинной ступени для одного из характерных нерасчетных режимов, когда турбинная ступень работает с неизменным расходом, неизменными начальными и конечными параметрами рабочего тела, но с переменной частотой вращения. Такой режим соответствует работе по внешней характеристике.

Расчет выполняется для различных значений скоростной характеристики, количество которых принимается не менее четырех. Для осевой реактивной турбины значения скоростной характеристики принять в диапазоне ν ₁=0,5÷1,2, для радиально-осевой турбины – ν =0,4÷1,0.

Ниже приводится методика расчета турбинной ступени на долевых нагрузках. Следует отметить, что величины, которые не вычисляются в приведенной методике, принимаются из расчета турбинной ступени.

5.6.1 Значение скоростной характеристики ν ₁, принимаем;

5.6.2 Окружная скорость на среднем диаметре входа в рабочий аппарат:

- для осевой турбины ,

- для радиально-осевой турбины ;

5.6.3 Окружная скорость на среднем диаметре выхода из рабочего аппарата

;

5.6.4 Относительная скорость потока на входе в рабочее колесо

5.6.5 Температура потока, заторможенного на входе в рабочую решетку

5.6.6 Угол входа на рабочие лопатки

5.6.7 Скорость потока на выходе из рабочей решетки

5.6.8 Температура газа на выходе из рабочей решетки

5.6.9 Удельный объем газа на выходе из рабочей решетки

5.6.10 Скорость потока на выходе из турбинной ступени в абсолютном движении:

 

 

5.6.11 Угол потока на выходе из рабочего колеса в абсолютном движении

5.6.12 Окружная работа

5.6.13 Окружные потери энергии в рабочем колесе

5.6.14 Потери энергии с выходной скоростью

5.6.15 Окружная работа (проверка п. 5.6.12)

5.6.16 Окружной КПД турбинной ступени

5.6.17 Потери энергии от трения диска: Вт

- осевой турбинной ступени ,

- радиально-осевой ступени ,

где , коэффициенты β_П  и β_З вычисляются по выражениям п. 5.4.53;

5.6.18 Внутренняя работа турбинной ступени

5.6.19 Внутренний КПД турбинной ступени

5.6.20 Мощность турбинной ступени

.

По результатам расчета требуется построить графики зависимостей η _u, η _i, N_T от скоростной характеристики.