Termodynamika procesów rozprężania w turbinach

Nasza ocena:

3
Pobrań: 119
Wyświetleń: 2212
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Termodynamika procesów rozprężania w turbinach - strona 1 Termodynamika procesów rozprężania w turbinach - strona 2 Termodynamika procesów rozprężania w turbinach - strona 3

Fragment notatki:


8. TERMODYNAMIKA PROCESÓW ROZPRĘŻANIA W TURBINACH Wykres rozprężania Turbina jest wirnikową maszyną przepływową, w której następuje zamiana entalpii czynnika roboczego na pracę mechaniczną, powodującą obracanie jej wirnika. Odbiornikami mocy rozwijanej przez turbinę są: sprężarki silników turbinowych, śmigła, wirniki nośne, agregaty silnikowe i płatowcowe. Turbina jest podstawowym zespołem każdego lotniczego silnika turbinowego.
Duże trudności przy badaniach i analitycznych opisach zjawisk, występujących w turbinach, wiążą się z przestrzenną strukturą strumienia czynnika roboczego (najczęściej spalin), zróżnicowaniem zjawisk zachodzących w turbinach ze względu na kierunek przepływu strumienia, sposób organizacji procesu rozprężania w podzespołach turbiny, różną liczbę stopni, itp. W turbinowych silnikach lotniczych powszechne zastosowanie znalazły osiowe turbiny reakcyjne o liczbie stopni zawierającej się najczęściej w przedziale 1÷5. W turbinach reakcyjnych rozprężanie strumienia odbywa się zarówno w kanałach międzyłopatkowych wieńca łopatek kierujących jak i wieńca łopatek wirnikowych (innym typem turbiny jest turbina akcyjna - rozprężanie zachodzi jedynie w kanałach międzyłopatkowych wieńca łopatek kierujących). W dalszej części rozpatrzona zostanie praca jednostopniowej, osiowej turbiny reakcyjnej. Przy wyznaczaniu poszczególnych parametrów spalin uwzględnia się jedynie straty wywołane przez opory przepływu pomijając straty związane z wymianą ciepła.
Przyjmijmy następujące oznaczenie przekrojów strumienia, zgodne z oznaczeniem przyjętym w teorii silników turbinowych:
przed turbiną - przekrój 3-3;
pomiędzy wieńcem dyszowym w wieńcem wirnikowym - przekrój 3'-3';
za turbiną - przekrój 4-4.
Podstawowe znaczenie dla analizy pracy pojedynczego stopnia turbiny (lub jednostopniowej turbiny) ma układ entalpia-entropia ( i-s ). Proces rozprężania strumienia w tym układzie przedstawiony jest na rysunku 8.1.
Rys. 8.1 Proces rozprężania w jednostopniowej turbinie reakcyjnej
Pionowy odcinek 3-4iz odpowiada izentropowemu rozprężaniu czynnika roboczego przy braku tarcia, wymiany ciepła oraz bez uwzględnienia energii kinetycznych strumienia przed i za turbiną. Odcinek 3-3'iz odpowiada rozprężaniu w wieńcu dyszowym (aparacie kierującym turbiny), a odcinek 3'iz-4iz - w wieńcu wirnikowym.
Rzeczywisty proces rozprężania strumienia (bez uwzględnienia energii kinetycznych strumienia) przebiega według przemiany politropowej, którą przedstawia krzywa

(…)

… wlotowego ½c32. Podobnie punkt 4* - odpowiada entalpii spiętrzenia na wylocie z turbiny i leży nad punktem 4 w odległości proporcjonalnej do energii kinetycznej strumienia wylotowego ½c42.
Rozporządzalny i rzeczywisty spadek entalpii w turbinie Energia, którą ma strumień podczas rozprężania w turbinie od ciśnienia spiętrzenia na wlocie p*3 do ciśnienia statycznego na wylocie p4 jest energią rozporządzalną i nazywa się ją rozporządzalnym albo izentropowym spadkiem entalpii hTiz
(8.1)
gdzie:
c'p - średnie ciepło właściwe strumienia; apostrof odróżnia parametry strumienia przepływającego przez turbinę (najczęściej spalin) od parametrów powietrza.
Izentropowy spadek entalpii może być interpretowany jako teoretycznie możliwa (maksymalna) praca rozprężania 1 kg strumienia od ciśnienia p*3 do ciśnienia p4…
… przebiega według politropy o wykładniku n'. Zgodnie z uogólnionym równaniem Bernoulliego (3.10) zapisanym dla procesu rozprężania w turbinie (przy zastosowaniu przyjętych oznaczeń przekrojów przed i za turbiną) mamy:
(8.5)
gdzie:
lpT - praca techniczna politropowego rozprężania w turbinie.
Praca techniczna politropowego rozprężania w turbinie zostaje zużytkowana na pracę efektywną odbieraną na wale turbiny…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz