Схема и принцип работы турбинной ступени. Процесс преобразования энергии в ступени, треугольники скоростей. Активные и реактивные ступени

Турбинная ступень - совокупность неподвижной (сопловой) и вращающейся (рабочей) решеток.

В ступени происходит преобразование части общего теплоперепада турбины в работу.

Назначение сопловой решетки - преобразовать с минимальными потерями внутреннюю (потенциальную) энергию потока в кинетическую энергию кольцевых струй.

Назначение рабочей решетки - преобразовать кинетическую энергию в энергию вращения ротора.

Ступень турбины характеризуется средним диаметром ступени d и высотами сопловых ℓ₁ и рабочих лопаток ℓ₂.

Сопловые лопатки с одинаковым шагом установлены в диафрагме, представляющей собой разъемное по горизонтальному диаметру кольцо. Сопловые лопатки образуют кольцевую решётку. Каналы для прохода пара, образованные соседними лопатками называют сопловыми каналами или соплами.

Между вращающимся валом и неподвижной диафрагмой установлено уплотнение, допускающее малую долю протечки пара мимо сопловой решетки.

Рабочие лопатки с помощью хвостовиков набираются на диске с валом. Они образуют рабочую решетку, и образуют рабочие каналы, через которые проходят струи пара, выходящие из сопловой решётки. На периферии рабочих лопаток имеется ленточный бандаж с надбандажным уплотнителем, препятствующим протечке пара мимо рабочей решетки.

Ротор будет вращаться, если на каждую рабочую лопатку будет действовать окружная сила R_и, лежащая в плоскости диска и не проходящая через ось вращения вала. Тогда она будет создавать крутящий момент, вращающий ротор.

Пар в сопловой решетке расширяется от параметров P₀; h₀ до параметров P₁; h₁ в результате чего из сопловых каналов под малым углом к плоскости выходных кромок выходит кольцевая струя пара большой скорости. Эта струя обтекает профили рабочей решетки, образуя на их поверхностях распределение давления. Результирующая окружных проекций давления на вогнутой стороне профиля больше, чем на спинке, в результате чего возникает окружная сила r_и, вращающая диск, закрепленный на валу.