Общие замечания. Многоступенчатые турбины со ступенями давления

Многоступенчатые турбины со ступенями давления

В современных судовых паровых турбинах располагаемая энергия измеряется перепадом энтальпий l_a=420¸850 кДж/кг у вспомогательных и 1250¸1700 кДж/кг – у главных турбин. Для преобразования таких энергий в одной турбинной ступени с максимальным КПД необходимо обеспечить окружные скорости порядка 750¸850 м/с для активной ступени и 1000¸1200 м/с для конгруэнтной.

В газотурбинных двигателях для преобразования располагаемой работы в одной ступени требуются окружные скорости примерно 400¸500 м/с для активной ступени и 550¸650 – для конгруэнтной.

Значение окружной скорости, соответствующее максимальному КПД можно определить из выражения:

, (2.1)

Максимальная окружная скорость рабочих лопаток осевых ступеней может достигать 400 м/с, на периферии колес центростремительных газовых турбин – 500 м/с. Однако, даже при таких окружных скоростях, одноступенчатая турбина не может справиться с переработкой указанных выше энергий с высоким КПД. Это связано с тем, что получается сверхзвуковая ступень, КПД которой на 2¸3% ниже КПД дозвуковой. Кроме того, у многоступенчатых турбин выходная потеря на 1¸2% меньше, и на использовании возращенной теплоты можно выиграть 1¸2% [8].

Общий выигрыш в КПД многоступенчатой турбины, по сравнению с одноступенчатой может составить 3¸6%. Такое снижение КПД одноступенчатого варианта во многих случаях исключает его применение.

Для срабатывания высоких располагаемых энергий, при высоких КПД используются следующие средства:

1) ступени давления, за счет снижения скорости с₁;

2) ступени скорости, благодаря уменьшению (u/c₁)_opt;

3) ступень с диффузором, за счет уменьшения (u/c₁)_opt;