Действительное расширение пара в сопле не происходит по адиабате, так как процесс истечения сопровождается потерями, которые влияют на состояние пара и уменьшают его скорость. Действительная скорость пара с₁ на выходе из сопла меньше теоретической с_1t и определяется при помощи скоростного коэффи­циента

с₁ = ?с_1t , (12)

где ? — коэффициент, учитывающий потерю скорости в сопле; для сопел современных турбин коэффициент скорости составляет обычно 0,93—0,98.

На преодоление вредных сопротивлений в процессе истечения затрачивается часть кинетической энергии пара, которая в конеч­ном счете преобразуется обратно в тепловую. Таким образом, после расширения до давления р₁ пар будет иметь энтальпию i₁ несколько больше той, которую оп имел бы при адиабатном рас­ширении i_1t. Повышение энтальпии эквивалентно потере кинетиче­ской энергии в соплах, выраженной в тепловых единицах и назы­ваемой потерей в соплах.

Потеря в тепловых единицах может быть выражена так:

где кинетическая энергия в тепловых единицах при адиабатном и действительном процессах расширения.

Подставив в данную формулу значение с₁ = ?с_1t, получим

Расчет сопел производится следующим образом.

І. Сопла суживающиеся.

1. По начальным параметрам пара р₀ и t₀ находят на s—і-диаграмме (рис. 68, а) точку А₀ и энтальпию пара і₀ кдж/кг (ккал/кг).

2. Проводят от точки A₀ адиабату до пересечения с изобарой р₁ в точке A_1t и находят энтальпию i_1t кдж/кг (ккал/кг).

3. Определяют располагаемый теплоперепад h_а = i₀—i_1t кдж/кг (ккал/кг).

4. Находят теоретическую скорость пара на выходе из сопла

с_1t = 44,8 ?h_а м/сек.

5. Выбирают значение для коэффициента скорости ? и определяют действи­тельную скорость пара на выходе из сопла c₁ = ?с_1t.

6. Определяют потерю тепла в сопле q_с = (1—?²) h_а кдж/кг (ккал/кг).

7. От точки А_1t откладывают вверх потерю q_c и, проведя горизонталь до пе­ресечения с изобарой p₁, находят точку А₁ соответствующую действительному состоянию пара на выходе из сопла. Линия А₀А₁ характеризует условный процесс расши­рения пара в сопле.

8. Определяют площадь выходного сечения

(?₁ — удельный объем пара в точке А₁).

II. Сопла расширяющиеся

При расчете расширяющегося сопла оп­ределяют выходное сечение как для сужи­вающего сопла, а затем переходят к опреде­лению площади наименьшего сечения в следующем порядке.

1. Определяют критическое давление, ко­торое устанавливается в наименьшем сечении р_к=т_кр₀.

2. Находят на s—i-диаграмме, (рис. 68, б) точку А_к пересечения ее с линией расширения A₀A₁ которая принята условно прямой. Эн­тальпия и удельный объем в точке А_к соответ­ственно равны i_к и ?_к.

3. Определяют критическую скорость пара с_к = 44,8?i₀—i_к м/сек.

4. Находят площадь наименьшего сечения

5. Длину расширяющейся части сопла определяют по формуле (11)

где d_max, d_тin — диаметр сопла в выходном и наименьшем сечениях; ? — угол расширения сопла.

Пример 1. Рассчитать расширяющееся сопло но следующим данным: началь­ное давление p₀ = 4,5 Мн/м²; начальная температура пара Т₀ = 753° К; конечное давление пара p₁=2,0 Мн/м²; секундный расход пара С_сек = 20 кг/сек.

Решение. По начальным параметрам пара р₀ и Т₀ и давлению за соплом р₁ (рис. 69) находят адиабатный теплоперепад

h_а = 3400 — 3160 = 240 кдж/кг.

Теоретическая скорость пара на выходе из сопла

с_1t = 44,8 ?240= 695 м/сек.

Принимают скоростной коэффициент в соплах ? = 0,95, тогда действительная скорость пара

С₁ =0,95?695 = 660 м/сек.