196 2

4. TURBINY PAROWE

4.3.4. Stosowane układy stopni turbiny

Przykład 2. Dla danych z przykładu 1 należy wyznaczyć liczby niezbędnych stopni turbiny napędzającej generator o prędkości obrotowej n = 3000 min^-1.

Wymagana prędkość obwodowa

ndn

u =-= 78,5 m/s

60

W przypadku turbiny ze stopniami akcyjnymi, korzystając ze wzoru (4.11), otrzymuje się Cu = 157 m/s. a więc spadek entalpii w jednym stopniu

c²\_a

Ai_a = — = 12 324,5 J/kg oraz liczba stopni

A;

N_a = — = 26 Al_a

W przypadku turbiny zbudowanej z dwustopniowych kół Curtisa odpowiednio c_lc = 2zw = 314 m/s; Ai_c = 49298 J/kg; N_c = 6,5.

W przypadku turbiny ze stopniami reakcyjnymi, korzystając ze wzoru (4.la), otrzymuje się C\_r = u = 78,5 m/s; a więc A/_r = 3081 J/kg. Ponieważ rozprężanie zachodzi również w wirniku, więc A i

N, =-= 51,9. Zakładając, że dla tego przypadku średnica wirnika turbiny została zwiększona i wynosi

2Ai

d = 0,75 m, otrzymuje się u = c,_r = 117,75 m/s; A i'_r = 6932,5 J/kg; N'_r = 23. Zatem wykorzystane w poszczególnych stopniach spadki entalpii Ai_c:Ai„:Ai_r = 8:2:1.

Z przykładu 2 wynika, że do wykorzystania danego spadku entalpii, przy takich samych średnicach wieńców wirnikowych, najwięcej stopni wymaga turbina reakcyjna; tym samym byłaby to turbina najdłuższa. Jednak koszty budowy tego rodzaju stopnia są mniejsze niż stopnia akcyjnego.

Para, przepływając przez wieniec wirnikowy, przepływa nie tylko przez kanał międzyłopatkowy, lecz również przez wszystkie dostępne szczeliny. Jeżeli szerokość łopatki wynosi b, a jej wysokość h oraz przyjmując dla uproszczenia, że szerokość szczeliny promieniowej (między końcem łopatki wirnika a kadłubem) i szczelin osiowych (między wieńcem wirnikowym a wieńcem stojanowym) jest jednakowa i wynosi s, to stosunek pola szczelin A_s promieniowej i dwóch osiowych do pola łopatki A/

W celu ograniczenia niewykorzystanego przepływu przez szczeliny wysokość łopatek powinna być duża. W przypadku stopni reakcyjnych, z uwagi na różnicę ciśnień przed i za wieńcem łopatkowym wirnika, zjawisko szkodliwego przepływu przez szczeliny jest jeszcze wyraźniejsze. Przeto stopnie reakcyjne powinny pracować w zakresie niższych ciśnień; wówczas objętości właściwe pary są duże, a zatem są wymagane duże wysokości łopatek. Do podobnego wniosku można dojść,

196