+%d0%9b%d0%b5%d0%ba%d1%86%d0%b8%d1%8f%206_for%20stud

1. Относительный внутренний КПД турбинной ступени. Потери трения диска и лопаточного бандажа. Потери при парциальном подводе

водяного пара в турбинную ступень.
Потери от утечек в турбинной ступени. Лабиринтовые уплотнения.
Потери от влажности водяного пара.
Зависимость ηoi=f(u/cф) для турбинной ступени.
Лекция 6
06.04.2026

2.

Относительный внутренний КПД турбинной ступени
Относительный лопаточный КПД ( ол) турбинной ступени
ол
N u Lu G Lu E0 H c H p (1 вс ) H вс
1 c p (1 вс ) вс
N 0 E0G E0
E0
с, р – коэффициенты потерь в сопловой и рабочей решетках,
вс - коэффициент потерь с выходной скоростью по отношению к располагаемой энергии ступени Е0.
ол
u (c1 cos 1 c2 cos 2 ) u ( w1 cos 1 w2 cos 2 )
E0
E0
Относительный внутренний КПД ( оi) турбинной ступени
оi
N i GH i H i
N 0 GE0 E0
Относительный внутренний КПД оi определяют по значению ол за вычетом суммы дополнительных потерь,
оцениваемых следующими коэффициентами потерь:
- от трения диска и лопаточного бандажа трд;
- связанных с парциальным подводом водяного пара парц;
- от утечек в диафрагменных и надбандажных уплотнениях у= уд+ уб;
- от влажности рабочей среды вл.
оi= ол - ( трд+ парц+ у+ вл )
2

3.

Потери от трения диска и лопаточного бандажа
Рис. Схема формирования потерь от трения диска (а) и зависимость для определения коэффициента трения kтр (б)
Мощность Nтр, затрачиваемая на преодоление сил аэродинамического сопротивления Nтр=kтрu3d3/(2v)
где d – средний диаметр ступени, u – окружная скорость, v – удельный
объем пара: kтр – коэффициент трения, зависящий от режима течения в
зазоре (Reu=ud/ ) и относительного зазора s/rд
Диапазон значений коэффициента трения kтр=(0,45…0,8) 10-3
Относительные потери на трение диска
kтр d 2 u 3
kтр d
u 3
тр
( )
( )
F1 cф
el1 sin 1э cф
д
(1)
3

4.

Потери при парциальном подводе водяного пара в турбинную ступень
Рис. А. Организация подвода водяного пара в турбину с двухкорпусным
исполнением ЦВД
Рис. Б. Организация подвода
водяного пара в турбину с
однокорпусным ЦВД
1 – опорные лапы наружного корпуса ЦВД; 2 – вертикальные шпонки наружного корпуса; 3 – трубопроводы подвода пара от РК к сопловым коробкам регулирующей ступени; 4
– патрубок отбора пара в ПВД регенеративной системы ТУ; 5 – выходные патрубки ЦВД; 6 – продольные шпонки между внутренним 11 и наружным 12 корпусами; 7 – опорные
лапки внутреннего корпуса; 8 – окружные (вертикальные) шпонки; 9 – объем сопловой коробки с сегментами сопловой решетки регулирующей ступени; 10 – входной патрубок;
11 – внутренний корпус; 12 – наружный корпус; 13 – коллектор системы обогрева шпилек фланцевого соединения нижней и верхней частей наружного корпуса ЦВД; 14, 15 –
шпильки с колпачковыми гайками; 16 – элементы парового обогрева фланцев наружного корпуса; 17 – нижняя часть наружного корпуса; 18 – нижняя часть внутреннего корпуса;
19 – пазы (выборки) в наружном корпусе для установки опорных лапок внутреннего корпуса; 20 – фикспункт системы корпусов ЦВД, включая корпус сопловой коробки4

5.

Потери при парциальном подводе водяного пара в турбинную ступень
дополнительные потери в ступени,
связанные с парциальностью
парц= в+ сегм
(5)
для одновенечной ступени
eопт (4...6) el1
(6)
для двухвенечной ступени
eопт (2,5...4) el1
(7)
Рис. Схема движения рабочей среды по концам дуг ее подвода в парциальной ступени
Степень парциальности турбинной ступени
e=z1t1/( dср)
(2)
z1t1 - длина окружности, занятой каналами сопловой решетки, через которые осуществляется доступ водяного пара к рабочей решетке
dср - общая длина окружности, определяемая по среднему диаметру dср
kв 1 e u 3
( ) m (3)
sin 1э e cф
Вентиляционные потери
в
Сегментные потери
Bl u
сегм 0,25 2 2 ( ) олi
F1 cф
(4)
где значение коэффициента kв=0,065, m – число венцов турбинной
ступени (для одновенечной m=1, а двухвенечной m=2)
где F1 – площадь выходного сечения сопловой решетки, В2 – ширина
рабочей решетки, l2 – высота ее лопаток, i – число пар концов
5
сопловых сегментов (обычно i=4).

6.

Потери от утечек в турбинной ступени. Лабиринтовые уплотнения.
Рис. Схема утечек в турбинной ступени (а), схемы ступенчатого и прямоточного типов уплотнений (б)
и диаграммы изменения параметров пара в ступенчатом уплотнении (в)
расход через уплотнение
G у у F у
p0
v0
1 z
z
2
(8)
6

7.

Потери от утечек в турбинной ступени. Лабиринтовые уплотнения.
Рис. Коэффициенты расхода для уплотнений с различной формой гребней (а) и поправочный коэффициент
для прямоточного уплотнения (б)
критическое значение отношения давлений в уплотнении
кр упл
кр отв
z (1 кр
отв
) кр
отв
(9)
7

8.

Потери от утечек в турбинной ступени. Лабиринтовые уплотнения.
Рис. Конструкция диафрагменного уплотнения
1 - паз в теле диафрагмы; 2 - пластинчатая пружина; 3 - сегмент диафрагменного уплотнения (обычно их шесть-восемь штук);
4 - гребни уплотнения; 5 - ротор; 6 - выступы на роторе; 7 - тело диафрагмы
коэффициент потерь от утечек в диафрагменном уплотнении
у
д
у k у Fу
1 F1 z
ол
(10)
где kу – поправочный множитель, значение которого для прямоточной схемы уплотнения находят по данным рис. б, а для ступенчатого
уплотнения kу=1; у – коэффициент расхода уплотнения (рис. а); z – число гребней диафрагменного уплотнения (см. рис.); F1 –
площадь выходного сечения сопловой решетки; 1 – коэффициент расхода сопловой решетки.
8

9.

Потери от утечек в турбинной ступени. Лабиринтовые уплотнения.
Рис. Зазоры в периферийной части турбинных ступеней
а – рабочая решетка с бандажом; б - рабочая решетка без бандажа
уб
коэффициент потерь от утечек в надбандажном уплотнении
d пер Э
ср 1,8
F1
l2
ол
d ср
(11)
где dпер – диаметр по периферии рабочих лопаток; Э – эквивалентный зазор периферийного уплотнения; ср – степень реактивности
на среднем диаметре ступени
эквивалентный зазор периферийного уплотнения
для рабочей решетки с бандажом
эквивалентный зазор периферийного уплотнения
для рабочей решетки без бандажа
Э {
1
( а а )
2
z
( r r )
Э=0,75 r.
2
}
1
2
(12)
(13)
9

10.

Потери от влажности водяного пара.
Рис. Процессы расширения влажного пара (а) и треугольники скоростей для основного потока и частиц влаги
в характерных сечениях решеток последних ступеней (б)
коэффициент потерь от влажности
вл=0,5а(y0+y2)
(14)
где y0, y2 – степени влажности, соответственно, на входе в сопловую решетку и на выходе из рабочей решетки турбинной ступени,
а=0,4…1,4 – коэффициент, зависящий от конструкции ступени и ее параметров
коэффициент потерь от влажности с учетом параметра u/cф
вл=2u/сф[0,9y0+0,35(y2-y0)]
(15)
10

11.

Потери от влажности водяного пара.
Рис. Средства удаления влаги в ЦНД
11

12.

Зависимость oi=f(u/cф) для турбинной ступени
Дополнительные потери в ступени
оi= ол-( трд+ парц+ у+ вл)
Нтр= трдЕ0
Нпарц= парцЕ0
Нут= утЕ0
Нвл= влЕ0
Нвс=с22/2
Рис. Зависимости oi, ол
и коэффициентов дополнительных потерь
от отношения скоростей u/cф ступени
Рис. Процесс расширения водяного пара в турбинной ступени
12
с учетом дополнительных потерь