Потери энергии в турбинной ступени, относительный лопаточный и внутренний КПД

Относительный лопаточный кпд - отношение полезной работы, развиваемой ступенью к располагаемой энергии ступени, которая предоставляется ступени для преобразования в механическую.

Полезная работа ступени ℓ_ст = -Δh_с-Δh_р-Δh_вс, где

– теплоперепад ступени, кДж/кг;

Δh_с – потеря энергии в сопловой решетке, кДж/кг;

Δh_р - потеря энергии в рабочей решетке, кДж/кг;

Δh_вс- потеря с выходной скоростью, кДж/кг.

Располагаемая энергия ступени

Относительный лопаточный кпд для ступени, за которой используется выходная скорость .

 

Относительный лопаточный кпд для ступени, за которой не используется выходная скорость .

Наибольшее влияние на ступени оказывает отношение скоростей Х_ф, определяющее потерю с выходной скоростью. Х_ф= , где

u-окружная скорость;

с _ф-фиктивная скорость.

При отклонении Х_ф от оптимального значения резко возрастает потеря с выходной скоростью, что приводит к снижению .

, где

ρ – степень реакции;

- угол выхода из сопловых каналов;

φ – коэффициент скорости.

 

Относительный лопаточный КПД характеризует качество решеток ступени и потерю с выходной скоростью. Поскольку окружная скорость ограничена прочностью вращающихся деталей (дисков, лопаток), то ограниченной оказывается и С_ф, т.е. теплоперепад , срабатываемый в одной ступени. Именно поэтому конструкция турбины выполняется многоступенчатой.

Отношение внутренней работы ступени к ее располагаемой энергии называется относительным внутренним кпд ступени: