Характеристика решетки турбины. Планы скоростей

Решетку турбины принято характеризовать следующими конструктивными углами (см. рис. 3.1):

, -конструктивные углы лопаток статора на выходе и входе соответственно;

-конструктивные углы лопаток ротора на входе и выходе.

Движение жидкости в межлопаточных каналах представляют следующими векторами:

c₁,c₂ - абсолютной скорости на входе в ротор и статор соответственно;

w₁,w₂ - относительной скорости на входе в ротор и входе в статор соответственно;

u_б -окружной скорости ротора при «безударном» режиме;

c_z - осевая скорость жидкости в решётке турбины.

Осевую скорость можно вычислить следующим образом:

c _z=, (1)

где Q – расход жидкости через ступень турбины; η _о – объемный к.п.д.; χ – коэффициент стеснения потока; D _ср – средний диаметр проточной части; l – радиальная длина лопатки.

По величине конструктивных углов ,,и осевой скорости c_z представляется возможным построить план скоростей, характеризующий движение жидкости в соответствующих сечениях ступени турбины и найти окружную скорость u_б ротора при «безударном» режиме. Кроме того, представляется возможным найти окружные составляющие абсолютных скоростей на входе и выходе в роторе с_1u и c_2u и угловую скорость ω ротора (дать пояснение сказанному через построение планов скоростей).

Построение планов скоростей движения жидкости ведется для среднего диаметра, величину которого вычисляют из условия равенства площадей проточной части турбинной решетки расположенных по обе стороны этого диаметра, т.е.

, (2)

где D ₂ и D ₁ – соответственно внешний и внутренний диаметр проточной части ротора (или статора).

Из уравнения (2) определим величину среднего диаметра:

D _ср = .

Из плана скоростей (рис. 3.1.) находим окружную скорость u _б, при которой жидкость входит по касательной к средней линии лопатки, т.е. безударно:

. (3)

Выразим безударную окружную скорость через другие параметры:

u _б=или u _б= (при с^-1). (4)

Из уравнения (4) находим безударное число оборотов

n _б=. (5)

Из уравнения (4) следует, что безударный вход жидкости на лопатки происходит только на среднем диаметре; при других значениях диаметра проточной части вход жидкости будет сопровождаться ударом, т.к. лопатки ступеней турбин турбобуров по длине имеют постоянные конструктивные углы α и β. Поэтому за безударный режим работы турбины принимают тот, при котором потери на удар минимальны. При записи слово «безударный» берут в кавычки.