Потери с выходной скоростью

В турбине невозможно полезно использовать всю располагаемую кинетическую энергию газов. По выходе из рабочего колеса газы имеют скорость с₂ и соответствующую этой скорости кинетическую энергию (в расчете на 1 кг газа)

.

Эта энергия не может быть использована для вращения рабочего колеса и называется потерей с выходной скоростью, или выходной потерей. Очевидно, что выходная потеря тем меньше, чем меньше скорость с₂. С целью дополнительного использования энергии и снижения выходной скорости с₂ в некоторых случаях применяют многоступенчатые турбины. Расширяясь последовательно во второй, третьей и т. д. ступенях, газ производит дополнительную полезную работу, и на выходе из последней ступени скорость с₂ соответственно уменьшается, а следовательно, уменьшается выходная потеря.

Наддувочные газовые турбины выполняются преимущественно одноступенчатыми, хотя имеются примеры применения двух- и трехступенчатых турбин.

На рис. 4.5 выходные потери соответствуют теплоперепаду

Состояние газа по выходе из рабочего колеса характеризуется точкой 3. Относительная величина выходной потери

составляет в одноступенчатой турбине от 10 до 20%.

Ранее было показано, что минимальные потери энергии на выходе из рабочего колеса получаются при осевом направлении вектора скорости с₂ когда угол (см. рис. 4.3). При заданной степени реактивности величина зависит от отношения . Для каждой величины степени реактивности имеется оптимальное значение , которому соответствует минимальная величина с₂, а следовательно, и наименьшая выходная потеря энергии, При отклонении от оптимального значения в большую или меньшую сторону выходная потеря увеличивается.

В отличие от активной ступени (формула 4.1), в реактивной ступени оптимальное отношение

(5.5)

Перепад тепла h_u (см. рис. 4.5), эквивалентный работе на окружности колеса, равен разности располагаемого теплоперепада и потерь в турбинной ступени

(5.6)