Теория турбинной ступени_РЕДАКТИРОВАННАЯ_2. Лекции по дисциплине Судовые турбинные установки и их эксплуатация Керчь, 2008 г. Удк 621

• Название: Лекции по дисциплине Судовые турбинные установки и их эксплуатация Керчь, 2008 г. Удк 621
• Дата: 11.11.2019
• Размер: 1.65 Mb.
• Имя файла: Теория турбинной ступени_РЕДАКТИРОВАННАЯ_2.doc
• Тип: Лекции; #94639
• страница: 1 из 94

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА

УКРАИНЫ

КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.Л. Конюков
ТЕОРИЯ ТУРБИННОЙ СТУПЕНИ


конспект лекции по дисциплине

«Судовые турбинные установки и их эксплуатация»

Керчь, 2008 г.
УДК 621

Конюков В.Л. Теория турбинной ступени: Конспект лекций. - Керчь: Керченский морской технологический институт, 2008. - 84 с.

Изложены основные разделы 1-й части дисциплины "Судовые турбинные установки их эксплуатация", читаемой студентам КМТИ специальности "Эксплуатация судовых энергетических установок".
Рецензенты: к.т.н., доцент Крестлинг Н.А.

к.т.н., доцент кафедры "СЭУ" Керченского морского технологического института Мартышевский В.И.

Конспект лекций рассмотрен и одобрен на заседании кафедры "СЭУ" Керченского морского технологического института. Протокол № 3 от 4 декабря 2008 года.
Конспект лекций утвержден на заседании ученого совета КМТИ. Протокол № 4 от 25 декабря 2008 года.

Керченский морской технологический институт , 2008 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие сведения о турбомашинах……………………………………..5

1.1 Принцип действия турбин и лопаточных компрессоров....5

1.2 Классификация и область применения……………………10

2. Основные уравнения рабочего тела………………………………….13

2.1 Поток рабочего тела в турбине……………………………13

2.2 Уравнение неразрывности…………………………………15

2.3 Уравнение закона сохранения энергии…………………....15

2.4 Полные параметры рабочего тела…………………………18

2.5 Скорость истечения рабочей среды………………………19

2.6 Расход рабочей среды при изоэнтропийном течении. Критические параметры. Форма сопловых и рабочих каналов…………...21

2.7 Понятие о законе обращения воздействия………………..25

3. Геометрические характеристики осевой турбиной ступени……….27

4. Изоэнтропийное течение газа в каналах турбомашин………...……30

5. Действительный процесс течения рабочей среды…………………..31

6. Расширение газа в каналах, образованных решеткой профилей…..35

7. Расширение рабочего тела в косом срезе лопаточного канала…….39

8. Обтекание газом решетки лопаток…………………………………..41

9. Потери энергии в турбинных решетках…………………………..…44

9.1 Профильные потери энергии…………………………………44

9.1.1 Потери от трения в пограничном слое………………….44

9.1.2 Потери от срыва пограничного слоя…………………….46

9.1.3 Кромочные потери………………………………………..48

9.1.4 Волновые потери………………………………………….48

9.2 Концевые потери энергии……………………………………...49

9.3 Потери энергии от взаимодействия решеток и нестационарности потока……………………………………………………………...…50

10. Влияние геометрических параметров решетки на ее КПД……….52

11. Определение геометрических размеров турбинных решеток…….54

12. Располагаемая энергия турбинной ступени………………………55

13. Силовое воздействие потока на рабочие лопатки…………………57

14. Действительная работа на окружности колеса…………………….61

15. Окружной КПД осевой турбинной ступени………………………..63

15.1 Окружной КПД активной турбинной ступени………………64

15.2 Окружной КПД реактивной турбинной ступени…………….66

16. Движение рабочей среды в ступенях с относительно высокими (длинными) лопатками………………………………………………..…68

17. Профилирование относительно высоких (длинных) лопаток……70

18. Внутренние потери энергии………………………………………...73

18.1 Потери от трения диска………………………………………..73

18.2 Потери, вызванные парциальностью ступени……………….74

18.3 Потери от утечки газа через радиальные зазоры лопаток…..75

18.4 Потери от влажности…………………………………………..77

19. Внутренняя мощность и внутренний КПД ступени………………77

Список использованной литературы………………………….……80

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТУРБОМАШИНАХ

1. 
   Принцип действия турбин и лопаточных компрессоров
   

Турбинные двигатели отличаются тем, что они кинетическую энергию рабочего тела преобразуют в механическую работу, поэтому потенциальная энергия газа должна быть предварительно преобразована в кинетическую. С этой целью рабочее тело (газ или пар) расширяется в соплах турбины, где он приобретает определенную скорость и затем, проходя по каналам между лопатками рабочего колеса, отдает часть энергии. Последний приводится во вращение и совершает механическую работу. В общем случае, преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую может происходить не только в соплах, но и в каналах рабочего колеса.

Типичная схема турбины приведена на рис.1.1. Газ входит в решетку 5 сопловых лопаток и расширяется в ней от начального давления Ро до давления Р₁ (рис.1.2), которое в частном случае может равняться давлению на выходе из турбины Р₂. При расширении газа в соплах скорость его возрастает от начальной С₀ до С₁. Это преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую подчиняется уравнению энергии. Для энергетически изолированного процесса течения:

, (1.1)

где разность начальной и конечной энтальпий рабочего тела или тепловой перепад в соплах.

В правой части формулы (1.1) показано приращение кинетической энергии 1 кг газа, эквивалентное тепловому перепаду.

Выражение



представляет собой начальную энтальпию заторможенного потока рабочего тела, поэтому выражение (1.1) можно переписать:

. (1.2)