Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Действительный процесс расширения пара в соплах и на рабочих лопатках.
Действительный процесс течения рабочей среды в каналах турбинных решеток отличается от изоэнтропийного тем, что протекает с внутренним (подвод теплоты трения), а в общем случае — и с внешним (передача теплоты окружающей среде или охлаждающему телу) теплообменом. Из-за наличия теплообмена энтропия рабочей среды не остается постоянной, а возрастает при подводе теплоты трения и уменьшается при отводе теплоты в окружающую среду или передаче ее охлаждающему телу (газовые турбины). В частном случае, когда подводимая теплота равна отводимой, энтропия сохранится неизменной, однако сам процесс остается необратимым и отличается от ранее рассмотренного обратимого изоэнтропийного процесса. Причинами внутреннего теплообмена являются различные потери, имеющие место в реальном процессе расширения, такие, как трение рабочей среды о стенки каналов, вихреобразования и др. Отмеченные потери приводят к тому, что часть кинетической энергии в процессе расширения преобразуется в тепловую, которая возвращается к рабочей среде. В результате этого энтальпия рабочей среды в конце действительного процесса расширения больше, чем в конце изоэнтропийного, а действительная скорость истечения меньше, чем теоретическая скорость c1t. Построим процесс расширения пара в соплах. Если пар входит в сопла с начальными параметрами р0, t0 и скоростью с0, то начальное состояние пара на і — s диаграмме (рис. 12.4) определится пересечением изобары р0 с изотермой t0 (точка А0 ). Процесс изоэнтропийного торможения потока пара изобразится на диаграмме вертикальной линией А0А0 *, т. е. параметры торможения характеризуются точкой А0 * . Рис. 12.4. Изоэнтропийный и действительный процессы расширения пара в соплах на i - s диаграмме Состояние пара на выходе из сопл при изоэнтропийном расширении определяется пересечением вертикальной линии, проведенной из точки А0, и изобары р1 (точка А1t). На диаграмме отрезок А0 А1t и, равный hac = i0 – i1t называется изоэнтропийным перепадом энтальпий, а отрезок А0 * А1t, равный hac *= i0 * – i1t, называется располагаемым изоэнтропийным перепадом энтальпий.
Кинетическая энергия потока в сопле может быть выражена через перепад энтальпий: c21t /2 = i0 * – i1t = hac * Пар, расширяясь в соплах, преодолевает ряд сопротивлений, на что затрачивается часть кинетической энергии, приобретенной им. Поэтому действительная скорость с1 выхода пара из сопла меньше теоретической с1t.
Это уменьшение скорости можно учесть с помощью коэффициента скорости сопла φ (фи), который представляет собой отношение действительной скорости за соплом к теоретической (φ = с1/с1t).
Используя формулу (12.6):
(12.6)
и введя в нее коэффициент скорости n, получаем формулу действительной скорости истечения из сопл:
Кинетическая энергия пара, затраченная на преодоление вредных сопротивлений, преобразуется в тепловую, вследствие чего энтальпия пара массой 1кг в выходном сечении сопла при том же давлении будет немного больше той, которую он имел бы при изоэнтропийном расширении i1 > i1t. Повышение энтальпии (i1 - i1t) эквивалентно потере кинетической энергии в соплах, выраженной в тепловых единицах, и носит название потери в соплах qc. Если значение скоростного коэффициента n для данного сопла известно, то легко найти потерю в соплах:
q c = c21t/2 – c21/2 = (c21t - φ c21t)/2 = (1 - φ2) c21t/2
где: c21t/2 — кинетическая энергия при изоэнтропийном процессе расширения; c21/2 — кинетическая энергия при действительном процессе расширения. Учитывая, что c21t/2 = h ac*, поэтому:
q c = (1 - φ2) h ac* = ξ с h ac (12.11)
где: ξ с — (кси) коэффициент потерь энергии в соплах.
Потери при расширении пара в соплах (потери в сопловых решетках) у современных турбин невелики φ = 0,94 - 0,98 и соответственно ξ с = 5 - 15%.
Потери в суживающихся соплах обычно меньше, чем в расширяющихся, поэтому в паровых турбинах обычно устанавливают суживающиеся сопла, у которых скорости истечения пара меньше критической. Потери в соплах, а следовательно, коэффициент скорости зависят от качества поверхности сопл, поэтому поверхности сопл полируют, и при ремонтах очищают от отложений. Процесс действительного расширения пара или газа в соплах изобразится в i - s диаграмме не изоэнтропой А0 А1t а некоторой политропой А0 А1 (см. рис. 12.4). Точку А1, характеризующую состояние пара при выходе из сопл, находят следующим образом.
По изоэнтропе от точки А1t вверх откладывают потерю в соплах q c = i 1 - i 1t. Получив точку В1, проводят через нее горизонталь до пересечения с изобарой конечного давления р1 и находят точку А1. Обычно кривую процесса — политропу А0 А1 приближенно вычерчивают как прямую, соединяя точки А0 и А1. Действительный процесс расширения в сопловых и рабочих каналах турбинной ступени без внешнего теплообмена (а именно такой в дальнейшем будет рассматриваться) изображается в диаграмме i—s наклонными линиями 0—1 и 1—2, соединяющими точки начала и конца действительного процесса течения (рис. 4.9). Линии 0—1 и 1 — 2 будем в дальнейшем условно называть политропами расширения. Рис. 4.9 Действительный процесс расширения в сопловой и рабочей решетках в диаграмме i — s Используя формулы изоэнтропийного процесса расширения и вводя в них коэффициент скорости рабочей решетки ψ (пси), получаем формулу для действительной скорости истечения из рабочей решетки (рис. 4.9):
Где: ψ = w2/w2t — коэффициент скорости рабочей решетки.
Коэффициенты φ и ψ, входящие в уравнения скоростей с1 и w12, определяют опытным путем. Они зависят от конфигурации профиля лопатки, геометрических размеров решеток и других факторов. Средние значения коэффициента (пси) ψ = 0,90 - 0,96.
Так как действительная скорость w2 истечения из рабочих лопаток меньше теоретической w2t, разность кинетических энергий потока при изоэнтропийном и действительном процессах расширения представляет собой потерю кинетической энергии газа в действительном процессе расширения. Обозначая потерю на рабочих лопатках через qр получим:
(4.49) Потерянная кинетическая энергия qс и qр, эквивалентная работе сил трения, превращается в тепловую и передается в пределах канала потоку. В результате энтальпия і1 потока в конце действительного процесса расширения в соплах (в точке 1 на рис. 4.9) и энтальпия i2 в конце действительного процесса расширения на рабочих лопатках (в точке 2) будут больше соответствующих энтальпий i1t и i2i конца изоэнтропийного процесса расширения (точки 1t и 2t). Очевидно, что і1 = i1t + qс и i2 = i2t + qр
Отсюда следует, что для построения действительного процесса расширения в соплах в диаграмме i—s необходимо от точки 1t конца изоэнтропийного процесса расширения отложить вверх по изоэнтропе потерю qH и найти точку 1 пересечения энтальпии і1 с изобарой р1. Прямая 0 — 1 условно будет представлять политропу расширения в сопловой решетке. Аналогично строится политропа расширения 1—2 в рабочей решетке.
Отношение потерянной в решетке кинетической энергии к располагаемой энергии решетки, равной полному изоэнтропийному теплоперепаду, называется коэффициентом потерь решетки ξ р (кси). Обозначая коэффициент потерь в рабочей решетке через ξ р (кси) и учитывая выражение (4.49), получим:
ξ р = qр / h aр* = 1 – ψ2
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 1186; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.195.110 (0.012 с.) |