Назначение,устройство и принцип действия активной турбины

Впростейшей активной турбинœе ра­бочее тело поступает в сопло 1 (или группу сопл), разгоняется в нем до высо­кой скорости и направляется на рабочие лопатки 2 (рис. 35). Усилия, вызванные поворотом струи в каналах рабочих ло­паток (см. рис. 34,в), вращают диск 3 и связанный с ним вал 4. Диск с закрепленными на нем рабочими ло­патками и валом принято называть рото­ром. Один ряд сопл и один диск с рабо­чими лопатками составляют ступень.

Рис. 35. Схема ступени турбины

На лопатках рабочего колеса кинœети­ческая энергия потока преобразуется в работу. При входе на лопатку окружная составляющая скорости потока со­впадает с направлением движения ло­патки, а при выходе — противоположна ей (рис. 28). По этой причине абсолютная ско­рость потока на выходе много меньше, чем на входе.

Движущийся поток действует на ра­бочие лопатки с силой Р. Проекция этой силы на ось машины Р_z (осœевая сила) воспринимается упорными подшипника­ми, предотвращающими смещение рото­ра вдоль оси, а проекция на направление окружной скорости Р_и (окружная сила) вызывает вращение ротора.

Акти́внаятурби́на (англ. actionturbine) — турбина, в которой потенциальная энергия рабочего тела (газа, пара, жидкости) преобразуется в кинетическую (то есть давление рабочего тела уменьшается, а скорость растёт) в неподвижных каналах (соплах), а превращение кинетической энергии в механическую работу происходит на рабочих лопатках. Альтернативная конструкция, в которой давление рабочего тела падает во время прохождения через турбину, называется реактивной турбиной.^[1]

К преимуществам активных турбин обычно относят:

· бо́льшую свободу расположения подводящих каналов по отношению к турбине в связи с более равномерным распределением давления в камере;

· меньшие требования к величине зазоров между турбиной и корпусом, облегчающие изготовления и требования к подшипникам, так как утечка через зазоры в условиях малой разности давления незначительна;

· малую продольную нагрузку на вал;

· меньшую по сравнению с реактивными турбинами скорость вращения, облегчающую сопряжение с машинами.

51. Реактивные турбины

. В паровой турбине преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию вращения вала осуществляется в два этапа:1 преобразование энергии пара в кинетическую энергию струй;2 преобразование кинетической энергии струй пара в механическую энергию вращения вала турбина включает в себя следующие основные конструктивные детали:
— неподвижные направляющие лопатки или сопла, в которых тепловая энергия пара за счет перепада давления и температуры преобразуется в кинетическую (энергия потока);
— направляющие лопатки как части ротора, при сквозном проходе, через которые кинетическая энергия пара производит работу.

.В реактивных турбинах расширение пара происходит как в направляющем аппарате (соплах), так и на рабочих лопатках

В реактивных турбинах форма каналов между рабочими лопатками дает возможность пару расширяться не только в направляющих аппаратах (соплах), но и при проходе через эти каналы. Сечение каналов между рабочими лопатками в реактивных турбинах различное: на выходе пара оно меньше, чем на входе. Поэтому скорость пара на выходе из рабочих лопаток получается большей, чем на входе, вследствие чего возникает реактивная сила, действующая на лопатки в сторону, противоположную движению струи пара, выходящей с лопаток.

Таким образом, реактивная турбина характеризуется следующими особенностями:

— расширение пара происходит не только в соплах, но и на рабочих лопатках;

— входные сечения каналов между рабочими лопатками больше, чем на выходе.

Турбины со ступенями скорости бывают только активные, а турбины со ступенями давления — и активные и реактивные.Чисто реактивные турбины из-за чрезмерно высокой частоты вращения в практике применения не нашли. Используются полуреактивные турбины (называемые упрощенно реактивными), в которых пар поровну расширяется в неподвижных направляющих каналах и в подвижных каналах между рабочими лопатками дисков.По сравнению с активными паровые реактивные турбины менее выгодны в случае применения пара высокого давления. Поскольку такой пар имеет малый удельный объем, это приводит к необходимости применять лопатки незначительной высоты, но с относительно большими радиальными зазорами, а это ведет к большим потерям от протечки пара через зазоры.В случае же применения пара низкого давления в реактивной турбине относительные значения радиальных зазоров получаются небольшими. При этом и потери на протечки незначительны, и к.п.д. немного выше, чем у активной турбины.

Таким образом, при умеренных параметрах пара активная и реактивная турбины мало отличаются одна от другой по экономичности (а также по массе и размерам). Однако реактивную турбину, имеющую массивный барабанный ротор, требуется длительно прогревать перед пуском, и ей необходимо продолжительное время на смену режима при маневрировании.