Активная ступень

В активной ступени теплоперепад преобразовывается в соплах в кинетическую энергию. На рабочих лопатках происходит лишь преобразование кинетической энергии в механическую работу. Усилие на рабочие лопатки передается только за счет поворота потока пара. Давление парового потока на входе и выходе рабочих лопаток в активной ступени не меняется (Р₁ = Р₂).

Паровой поток на выходе из сопловых каналов с абсолютной скоростью под углом α₁ к плоскости вращения поступает в каналы рабочих лопаток. Вследствие вращения рабочих лопаток скорость потока на входе в рабочую решетку С₁ приобретает другую величину и направление. Эта скорость называется относительной скоростью на входе W₁. эта скорость направлена к плоскости вращения под углом β₁.

По теореме косинусов найдем: .

По теореме синусов найдем β ₁: .

U – окружная скорость движения лопаток.

Струя пара покидает рабочие лопатки с относительной скоростью W ₂ под углом β ₂. β ₂< β ₁ на 2…10º. Вследствие потерь в лопаточных каналах W ₂< W ₁: W ₂ = ψW ₁. ψ – коэффициент скорости раб. лопаток, учитывающий влияние вредных сопротивлений движению потока.

Абсолютная скорость С ₂ и угол α ₂ можно определить из выходного треугольника скоростей: . .

Потерю энергии на рабочих лопатках можно определить как .

Данная потеря приводит к повышению энтальпии пара и откладывается вверх. Скорость C ₂ и, соответственно, кинетическая энергия пара для данной ступени является потерей с выходной скоростью: кДж/кг. Но часть этой энергии может быть использована в следующей ступени. Изобразим процесс расширения пара в активной ступени.

где χ_в.с – доля кинетической энергии, используемой в следующей ступени.

Точки 1, 2, 3 определяют состояние пара, соответственно, за соплами на рабочих лопатках и за пределами ступеней. Точка 4 характеризует состояние пара на входе в следующую ступень по параметрам полного торможения.

Располагаемая энергия ступени Е_о несколько меньше, чем (располагаемый теплоперепад), т.к. часть энергии Δ h_в.с исп-ся в след. ступени: (χ_в.с = 0…1). Это делается для того, чтобы не учитывать энергию χ_в.с ·Δ h_в.с дважды в этой и последующей ступени. Удельная полезная работа пара на рабочих лопатках будет: .