Для срабатывания больших теплоперепадов при умеренных окружных скоростях, кроме ступеней скорости, применяют ступени давления.
В многоступенчатой турбине со ступенями давления весь располагаемый теплоперепад Hа срабатывается последовательно в отдельных ступенях, поэтому действительная скорость пара на выходе из сопел каждой ступени
Сравнивая скорость c1z со скоростью выхода пара из сопел одноступенчатой турбины при том же Hа, можно сделать вывод,
что в многоступенчатой турбине при таком же отношении u / c1, как и у одноступенчатой, можно уменьшить скорость пара и, следовательно, окружную скорость в ?z раз.
На рис. 86 показаны процессы расширения пара на s—i- диаграмме в многоступенчатой активной турбине с тремя ступенями давления (а) и в реактивной турбине с четырьмя ступенями давления (б). Они состоят из последовательных процессов отдельных ступеней, порядок построения которых аналогичен одноступенчатым турбинам. Точки С1, С2, С3 и С4 определяют состояние пара по выходе из соответствующих ступеней.
В многоступенчатых турбинах выходная энергия, определяемая абсолютной скоростью С2, на выходе из ступени может быть частично или полностью использована в последующей ступени. Действительная скорость истечения пара из сопел ступени с учетом использования выходной энергии из предыдущей ступени
При рассмотрении процесса расширения пара в ступени было установлено, что кинетическая энергия пара, затраченная на преодоление вредных сопротивлений, преобразовывается обратно в тепловую, нагревая пар и увеличивая тем самым его энтальпию и энергию. Результатом нагрева пара теплотой трения является увеличение удельного объема. Действительный процесс расширения (A0 A1 С1 A2 С2 A3С3) (см. рис. 86) протекает при больших удельных объемах по сравнению с адиабатным процессом. Изобары по мере удаления в сторону увеличения энтропии расходятся, и вертикальное расстояние между ними увеличивается. Поэтому адиабатные теплоперепады ступеней hа2 и hа3 больше, чем соответствующие отрезки на основной адиабате и, следовательно, их сумма больше общего адиабатного теплоперепада Hа:
Величина ? Hа называется возвращенным теплом турбины, а величина Hа + ?Hа является действительно располагаемым теплоперепадом турбины.
Отношение действительного располагаемого теплоперепада к адиабатному называется коэффициентом % возвращенного тепла:
Для судовых турбин принимают R= 1,03?1,08 в зависимости от располагаемого теплоперепада, числа ступеней и к. п. д. на ступенях. Чем больше количество ступеней, тем больше R, так как при этом процесс расширения на s—i-диаграмме сдвигается в сторону увеличения энтропии. Наличие возвращенного тепла в многоступенчатых турбинах повышает общий к. п. д. турбины ?it по сравнению с к. п. д. отдельной ступени
?it = R?iст. (69)
Таким образом, к. п. д. турбины в R раз больше среднего к. п. д. ступени. С учетом возвращенного тепла относительный внутренний к. п. д. современных турбин ?it = 75?85%.
|