Материал: Мамиконов А.Г. Теория авиационных компрессоров и газовых турбин [учебник]

Разделив последнее выражение на соотношение (18.1), полу­ чим

Следовательно, наивыгоднейшая окружная скорость обратно пропорциональна корню квадратному из числа ступеней турбины.

В заключение отметим, что возможность обеспечения осевого выхода потока при малых окружных скоростях и больших срабаты­ ваемых теплоперепадах является хотя и основной, но не единствен­ ной причиной возрастания к. п. д. многоступенчатой турбины по сравнению с одноступенчатой. Применение турбины со ступенями давления приводит к уменьшению скоростей протекания газа через межлопаточные каналы СА и РК, а так как потери zCA и zPK про­

порциональны квадрату этих скоростей, то суммарные потери энер­ гии в сопловых аппаратах и рабочих колесах многоступенчатой тур­ бины оказываются меньше, чем одноступенчатой. Кроме того, пе­ реход к .многоступенчатой турбине позволяет при одной и той же длине лопаток первого колеса (определяемой, например, условиями прочности)' повысить длину лопаток последней ступени и, следова­ тельно, увеличить площадь проходного сечения за турбиной. Поэто­ му выходная потеря уменьшается не только вследствие придания потоку осевого направления, но и за счет снижения осевой состав­ ляющей выходной скорости. Оба рассмотренных фактора способ­ ствуют дополнительному росту к. п. д. многоступенчатой турбины.

Одним из достоинств многоступенчатой турбины со ступенями давления является также возможцость выполнения ее сопловых ап­ паратов с каналами простой (сужающейся) формы при таких зна­ чениях теплоперепадов, когда для одноступенчатой турбины потре­ бовалось бы применение сопел Лаваля.

§ 111. СВЯЗЬ МЕЖДУ К. П .д. ТУРБИНЫ СО СТУПЕНЯМИ ДАВЛЕНИЯ И К. П .д. ЕЕ СТУПЕНЕЙ

На рис. 196 изображен в диаграмме is процесс изменения состояния газа в трехступенчатой турбине со ступенями давле­ ния. На этом рисунке точками z, 2, и 2„ определяются действи­

тельные параметры состояния газа на входе соответственно в первую, вторую и третью ступени, а точками а*, 2 * и 2 * — пол­

ные параметры на входе в те же ступени. Кривые z-2{ , 2,-2„ и 2 ,1-2 ,,I представляют собой политропы расширения газа в отдель­ ных ступенях, а прямые z*-2Xad, 2 *-2 „ad и 2p-2U[ad — соответст­ вующие адиабаты. Прямая z*-2'ulad является адиабатой расшире­

ния для турбины в целом. В соответствии с этим отрезком Ат измеряется располагаемый теплоперепад во всей турбине, а от­

3 7 0

отдельных ступеней и работа на окружности La турбины в це-

мыми теплоперепадами в турбине и в.отдельных ее ступенях. Если бы процесс расширения во всех ступенях турбины про­

текал адиабатически и, скорость' газа'на, выходе из предыдущей ступени не использовалась в последующей, т;о располагаемые

В действительности благодаря политропическому характеру процесса расширения в первой ступени и использованию потери с выходной скоростью располагаемый теплоперепад во второй ступени увеличивается и согласно диаграмме is оказывается равным

—"Ь "*■ А Па- >

лических потерь в предыдущих ступенях, называется возвра­ щенным теплом, а само явление — возврат ом т епла. Такое наи­ менование обусловлено тем, что благодаря увеличению теплоперепада в последующих ступенях турбины частично используется тепло, эквивалентное потерям энергии в предшествующих эле­ ментах.

Суммируя располагаемые теплоперепады в отдельных ступе­ нях, получим

Как видим, сумма располагаемых теплоперепадов в ступенях больше располагаемого теплоперепада в турбине в целом, что физически объясняется возвратом тепла и использованием кине­ тической энергии потока на выходе в следующих ступенях.

С помощью формулы (18.6) нетрудно теперь найти связь между окружными к. п. д. турбины и ее ступеней. В соответ-

3 7 2

Сдругой стороны, окружной к. п.д. ступени

АI

**1~ви /'гм

S**

3 7 3