Треугольники скоростей ступени турбины

Если рассечь ступень турбины цилиндрической поверхностью радиуса r, разрезать эту поверхность по образующей и развернуть эту поверхность на плоскость, то получим изображение профилей лопаток соплового аппарата и

рабочего колеса. Форма этих профилей определяется соответствующим видом треугольников скоростей (рис.3.29).

Отличительными их особенностями по сравнению с таковыми для ступени осевого компрессора являются:

окружная работа колеса оказывается значитель­но больше, чем для ступени компрессора. То есть, одна ступень турбины может обеспечить привод 4-5 и более ступеней компрессора;

поворот потока в рабочем колесе , что превышает примерно на порядок поворот потока в РК ступени компрессора.

Иначе говоря, рабочие лопатки ступени тур­бины оказываются более изогнутыми по сравнению с лопатками компрессора.

степень реактивности ступени турбины

Рис.3.29. Треугольники скоростей осевой ступени турбины

что примерно в два раза меньше, чем у ступени компрессора. Это означает, что нагруженность рабочего колеса в ступени турбины примерно в два раза меньше, чем в ступени компрессора (основная работа расширения газа в ступени турбины приходится на сопловой аппарат);

профили сопловых лопаток (входная кромка ориентируется на вектор (или угол ), выходная кромка - на (или угол )) и рабочих лопаток (входная кромка ориентируется на вектор (или угол ), выходная кромка – на (или угол )) образу­ют конфузорные (суживающиеся) межлопаточные каналы, в которых осу­ществляется разгон потока () в отличие от диффузорных межлопаточных каналов ступени компрессора;

отношение . При малых воз­растает угол и увеличиваются потери на трение в каналах РК. При больших возрастает и потери с выходной скоростью из ступени турбины;

угол выхода потока из соплового аппарата . При малых снижаются и , возрастает и . При больших уменьшается окружная работа ступени турбины.

Относительный шаг рабочей лопатки для ступени турбины находится по формуле В.И. Дышлевского:

где относительная толщина профиля. На среднем ра­диусе ступени .

Из формулы видно, что густота решетки в ступени тур­бины оказывается больше таковой в ступени компрессора. Причем, чем больше , тем больше ;

отношение осевых составляющих абсолютных скоростей на выходе на ступени и из соплового аппарата составляет . При снижении этого отношения увеличивается угол раскрытия проточ­ной части ступени и возникает большая разница в высотах сопловых и рабочих лопаток.

Для построения треугольников скоростей в ступени турбины по высоте лопатки применяют различные законы профилирования, подчиняю­щиеся в общем случае уравнению где .

Осевая составляющая скорости за сопловым аппаратом при этом находится по формуле:

а на выходе из рабочего колеса при условии по формуле: