КПД на окружности ступени - это отношение работы , совершаемой паром на рабочих лопатках, к располагаемой энергии ступени , т.е. к той энергии, которая затрачивается в данной ступени для производства полной работы.
- кинетическая энергия.
- изоэнтропный теплоперепад ступени.
- располагаемый теплоперепад ступени.
В многоступенчатой турбине (кроме последней ступени) кинетическая энергия потока, покидающего данную ступень, обычно используется в следующей ступени и является для следующей ступени слагаемым
Тогда
Т.к. из всей выходной кинетической энергии в последующей ступени используется только часть, то
, где - коэффициент использования выходной энергии.
, где - потери кинетической энергии с выходной скоростью.
Внутренний КПД ступени
Потери от частичного впуска.
Определение высот сопловых лопаток и рабочих лопаток производится на основании уравнения неразрывности.
, где D – средний диаметр, l – высота выходной кромки направляющей или рабочей лопатки.
При малых объемных расходах и впуске пара по всей окружности высота сопловых и рабочих лопаток получается очень малой, что приводит к возрастанию концевых потерь и снижению КПД турбины.
Если высота лопаток при полном подводе пара очень мала, то применяется впуск пара по дуге m- парциальный впуск
- степень парциальности.
Z- число сопел; - шаг сопловой решетки по среднему диаметру D.
Парциальный впуск - один из способов регулирования турбин.
Он вызывает появление следующих потерь:
- потери выколачивания – связаны с выталкиванием застойного пара в межлопаточных каналах и с затратой кинетической энергии на подслое пара из осевого зазора после прохода рабочими лопатками сегмента сопел. Характеризуется коэффициентом .
- потери, связанные с затратой мощности на вентиляционные сопротивления. Инертный пар, находящийся в межлопаточном канале вне струи пара, под действием центробежных сил смещается к периферии лопаток. В тоже время идет подсос пара у корня из осевого зазора.
Характеризуется коэффициентом
- потери, обусловленные размывом струи, выходящей из сопловой и последующей решеток, и утечками в окружном направлении. Характеризуется коэффициентом
Потери на трение диска о пар.
Затраты мощности на трение диска о пар
Трение диска бандажа о пар учитывается коэффициентами и .
Потери от протечек пара через осевые и радиальные зазоры и уплотнения диафрагм.
- утечка через открытый периферийный осевой зазор и радиальное уплотнение по бандажу.
- утечка через корневой открытый осевой зазор.
- подсос через корневой открытый осевой зазор
-потери от протечек пара через лабиринтное уплотнение диафрагмы.
Таким образом, потери на утечки в ступени активного типа:
- потери от протечек пара через радиальные зазоры реактивной ступени.
Потери от влажности пара.
Возникают в результате:
- переохлаждения пара и появления скачков конденсации;
- затраты энергии на разгон капель;
- тормозящего действия капель при ударе их о спину лопатки;
- изменения скорости потока и его завихрений;
- уменьшения массы пара, производящий полезную работу;
- перераспределение давления по ступеням и др.
1% содержания влаги в паре снижает КПД на окружности в пределах 1-1,1%
- степень сухости пара.
=1,0-1,1- опытный коэффициент
Потери от связующей проволоки
Для уменьшения вибрации длинных лопаток используется связующая проволока. Она устанавливается в несколько рядов и загромождает каналы рабочих лопаток
Неучтенные потери.
- потери от нестационарности потока.
- потери от износа деталей проточной части.
- потери, связанные с отступлением геометрических размеров проточной части по сравнению с проектными.
Внутренний КПД ступени
- потери, учитываемые КПД на окружности
- сумма внутренних потерь
C учетом выходной скорости: