Безразмерные коэффициенты решеток турбин.

Решетки турбин принято характеризовать рядом безразмерных коэффициентов. Остановимся над этим более подробно.

1. Коэффициент осевой скорости.

Под эти коэффициентом принято отношение осевой скорости c1z к окружной скорости при безударном режиме. Используя уравнения (3) и (4)) получим:

=. (22)

Численные значения этого коэффициента изменяются от 0,7 до 1,3. С ростом величины коэффициента осевой скорости план скоростей увеличивается по высоте. При этом увеличиваются углы наклона средневекторных скоростей wm и cm.

2. Коэффициенты активности и реактивности.

Под коэффициентом активности принято отношение активной составляющей напора к полному напру :

. (23)

Отношение реактивной части напора к полному напору называют коэффициентом реактивности:

. (24)

Поскольку полный напор состоит из активной и реактивной составляющих, то из этого следует, что + =1. Эти коэффициенты характеризуют разнообразие потока в статоре и роторе. При = =0,5 полигон скоростей симметричный. Решетки статора и ротора одинаковы, т.е. имеют вид зеркально отраженных. В таких решетках углы α1=β2 и α2=β1. План средневекторных скоростей у симметричных решеток равнобедренный. Благодаря такому профилю лопаток жидкость движется в статоре и роторе с одинаковой скоростью, что обуславливает одинаковый износ лопастей под действием абразивных частиц. Кроме того, у симметричных турбин перепад давления в статоре и роторе одинаков.

При mа>0,5 решетки и соответствующие им турбины называются активными, а при mа<0,5 – реактивными. Гидромеханическая нагрузка у активных турбин больше в статоре, а у реактивных в роторе.

3. Коэффициент циркуляции.

Этот коэффициент введен П.П. Шумиловым. Он представляет собой отношение разности окружных составляющих абсолютных скоростей к окружной скорости при безударном режиме:

=. (25)

Подставив в выражение (25) разность окружных составляющих абсолютных скоростей из уравнения (12) получим:

σ=. (25а)

Из (25а) следует, что коэффициент циркуляции характеризует качественный состав мощности, вырабатываемой турбиной при безударном режиме: если σ мало, то это указывает на то, что мощность в турбине обеспечивается, главным образом, за счет высоких оборотов и малого момента; при σ>1 – наоборот, мощность обеспечивается за счет большого момента и низких оборотов.

Если представить в уравнении (25) компоненты скорости через конструктивные углы, получим связь коэффициента циркуляции с геометрией лопаток:

. (25б)

В зависимости от величины σ выделяют три типа решеток:

- нормальные σ=1;

- высокоциркуляционные σ>1;

- низкоциркуляционные σ<1.

Между конструктивными углами и основными безразмерными параметрами турбин турбобуров существует следующая связь:

ctgα1,2=; ctg. (26)