Определение высоты рабочих лопаток

Расчету подлежит только выходная высота рабочей лопатки l_s. Это размер

обуславливает собой величину выходной скорости W₂.

Высота входной кромки лопатки обычно делается несколько больше высоты сопла

l'_s = l_d + (2÷4 мм)

Высоту рабочей лопатки можно найти из уравнения неразрывности, применив его к

выходному сечению рабочей решетки

Здесь площадь выходного сечения всех каналов замеренная по торцу решетки

где ε – степень парциальности; τ_s – коэффициент сужения сечения выходными кромками лопаток.

Учитывая, что

найдем

откуда

Здесь: υ₂ – удельный объем пара или газа за рабочей решеткой определяется с учетом потери на лопаточном венце; .

При расчете соплового сегмента нами получена высота сопла

Найдем отношение расчетной высоты лопатки к высоте сопла

Для ориентировочных расчетов в активных ступенях можно пологая, что υ₂ = υ₁ и τ_d = τ_s

или

После определения высоты лопатки нежно сразу же определять ее прочность. Изгибающие напряжения обратно пропорциональны квадрату хорды профиля лопатки.

Растягивающие напряжения

,

где k_разг – показывает во сколько раз напряжение в корневом сечении цилиндрической лопатки больше, чем у лопатки переменного профиля.

Изгибающие напряжения

где R – суммарное изгибающее усилие ; ω – момент сопротивления профиля лопатки изгибу.

Предельная мощность турбины определяется уравнением

Используя уравнение сплошности мы можем написать, что

Тогда мощность турбины будет зависеть от размеров проходной площади ступени турбины и, в первую очередь, от высоты рабочей лопатки последней ступени

Поскольку высота лопатки при заданном числе оборотов ограничена прочностью корневого сечения, то в однопоточной турбине можно достичь только вполне определенной предельной мощности однопоточной турбины. Профессором А.В. Щегляевым для подсчета этой мощности получена специальная формула, которую можно найти у Б.М. Трояновского (стр. 42).

Подсчеты по этой формуле показывают, что при допустимых напряжениях МПа (≈ 2300 кт/см²) и МПа (≈ 3750 кт/см²) для параметров пара Р₀ = 12,8 МПа; t₀ = 535°С; Р_n = 3,5 кПа и n = 3000 об/мин предельная мощность однопоточных турбин составит соответственно Р_э = 60 МВт и Р_э = 100 МВт.

При тех же условиях для насыщенного пара Р₀ = 6,4 МПа предельная мощность однопоточных турбин составит Р_э = 40 и 65 МВт.

При больших мощностях необходимо прибегать к разделению потоков, особенно в зоне низких давлений.

Длины лопаток, применяемых в турбинах

Таблица

Такие длинные лопатки требуют специального профилирования.