В). Расчет потерь энергии в направляющей решетке

Исходной формулой для расчета коэффициента потерь кинетической энергии в направляющем аппарате является формула

ς_d = (ς_о + ς_к) χ_ke χ_м + ς_к.с. + ς_доп. (3.2.9)

Коэффициент профильных потерь ς₀ уже определен в ходе выбора типа профиля.

Для определения коэффициента концевых потерь ς_к необходимо знать высоту лопатки. Высота лопатки может быть рассчитана только тогда, когда известно действительное состояние пара на выходе из решетки, т.е. известны потери энергии. Поэтому приходится приближенно оценить высоту лопаток, полагая в первом приближении, что процесс расширения происходит без потерь и состояние на выходе из решетки определяется точкой А_dt диаграммы h-s (рис.66).

Тогда , (3.2.10)

где – приближенное значение абсолютной скорости выхода пара из направляющей решетки;

φ = 0,95÷0,97 – коэффициент скорости для направляющего аппарата, принимается;

V_dt – удельный объем, снимается с диаграммы h-s в точке А_dt (рис.66).

Значение коэффициента концевых потерь ς_к снимается с графика на рис.55 [2] в зависимости от отношения и от параметра К, определяемого формулой

, (3.2.11)

где α₂ ≈ 90° - принимается.

При определении коэффициента χ_Re необходимо оценить относительную шероховатость профиля и вычислить число R_е.

Высота бугорков шероховатости профиля принимается k = (1÷2)·10^{-6 м – для шлифованных и полированных поверхностей, которые применяются для корабельных турбин, хорда профиля в определена ранее при выборе типа профиля (3.2.4).}

Значение числа Рейнольдса R_е определяется по формуле

, (3.2.12)

где в – хорда профиля;

ν – кинематическая вязкость водяного пара в точке А_dt с параметрами: давлением Р_d и температурой t_dt, определяемая по графику рис.57 [2] (для влажного пара ν снимается на линии насыщения).

Определение коэффициента χ_Re производится по графику на рис.59.

Если R_е ≥ (3÷6)·10⁵ и = (2÷6)·10^-4, то проектируемая решетка работает в автомодельной по R_е области и число R_е и шероховатость поверхности профиля практически не оказывают влияния на потери энергии, а коэффициент может быть принят χ_Re = 1.

Коэффициенты χ_м (учитывает влияние числа М) и ς_к.с. (учитывает потери энергии в косом срезе) зависят от формы межлопаточных каналов направляющего аппарата.

Для решеток со сходящимися каналами скорости пара дозвуковые, поэтому χ_м = 1, а ς_к.с. = 0.

Для решеток со сходящимися каналами и расширением пара в косом срезе скорости пара могут достичь скорости звука и превысить ее, поэтому необходимо определить коэффициенты χ_м и ς_к.с.

Значение числа М вычисляется для выходного сечения решетки

, (3.2.13)

где – скорость звука.

Значение показателя адиабаты k для перегретого пара принимается равным k =1.3, а для влажного пара рассчитывается по формуле

k = 1,035 + 0,1 х_dt, (3.2.14)

где х_dt – степень сухости пара.

Определение коэффициента χ_м производится по графику на рис.67 [2].

Оценка коэффициента ς_к.с. производится по графикам рис.64 для перегретого пара и рис.65 для насыщенного пара [2].

Наконец, если рассчитывается направляющий аппарат реактивной ступени, следует оценить коэффициент ς_доп., что можно сделать по графикам на рис.68 и 69 в соответствии с рекомендациями §6 [2].

У активных турбинных ступеней срезы на вершинах лопаток и связующая проволока отсутствуют, поэтому ς_доп. = 0)

После определения коэффициента потерь ς_d рассчитываются потери энергии в решетке

(3.2.15)

г). Определение действительных параметров пара на выходе из направляющего аппарата и высоты лопаток

Отложив потери q_d на диаграмме h-s вверх от точки А_dt (рис.69), можно определить точку А_d, характеризующую действительное состояние пара на выходе из направляющего венца.

В точке А_d снимаются действительные параметры пара на выходе из направляющей решетки: энтальпия h_d и удельный объем V_d.

Для определения действительной скорости пара следует вычислить коэффициент скорости (3.2.16)

Действительная скорость на выходе из направляющей решетки определяется по формуле

(3.2.17)

В заключение рассчитывается действительная высота лопаток, обеспечивающая заданный расход пара

(3.2.18)