Реактивных гидротурбин

Это выражение очень часто используется в расчетах, так как огромное количество процессов подвода теплоты в теплоэнергетике (в паровых котлах, камерах сгорания газовых турбин и реактивных двигателей, теплообменных аппаратах), а также целый ряд процессов химической технологии и многих других осуществляется при постоянном давлении. Кстати, по этой причине в таблицах термодинамических свойств обычно приводятся значения энтальпии, а не внутренней энергии.

Иногда применяют выносные топки, назначением которых является только получение горячих продуктов сгорания, используемых для технологических целей вне топки. Выносными топками, по существу, являются и к а м е р ы его р а-н и я газотурбинных установок, реактивных двигателей и т. д. Однако чаще всего топка используется не только для сжигания топлива, но и для передачи части теплоты воде и пару (в котлах) или нагреваемому материалу (в печах). Это существенно усложняет создание общей методики расчета.

недожог составляет 1—3 % (большие цифры относятся к бедным газам типа доменного при плохом перемешивании их с воздухом). При необходимости охладить газы в пределах топки выбирают меньшие значения qv, при этом снижается и
Аустенитные жаропрочные стали применяют для изготовления клапанов двигателей, лопаток газовых турбин, и других «горячих» деталей реактивных двигателей — в основном для работы при 600—700°С.

Применение пайки и склеивания в машиностроении возрастает в связи с широким внедрением новых конструкционных материалов (например, пластмасс) и высокопрочных легированных сталей, многие из которых плохо свариваются. Примерами применения пайки в машиностроении могут служить радиаторы автомобилей и тракторов, камеры сгорания жидкостных реактивных двигателей, лопатки турбин, топливные и масляные трубопроводы и др. В самолетостроении наблюдается тенденция перехода от клепаной алюминиевой

Жаропрочные стали и сплавы применяют для многих деталей котлов, газовых турбин, реактивных двигателей, ракет, атомных устройств и др., работающих при высоких температурах.

Так, например, выбор сплавов для реактивных двигателей определяется рабочими температурами деталей, нагрузками, которые они воспринимают, и длительностью работы. Для работы при температурах до 300° С (когда у сталей еще не наблюдается явления ползучести) применяют обычные конструкционные стали. В интервале температур 300—500° С используют так называемые теплостойкие стали, сохраняющие при этих температурах свою прочность и сопротивляющиеся газовой коррозии. Для работы при температурах свыше 600° С применяют жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы. Причем до 650° С используют высоколегированные сложные стали аустенит-ного типа, а свыше 650° С — сложные сплавы на основе Ni, Co и Fe.

Изготовление деталей, работающих при очень высоких температурах (например, узлов реактивных двигателей, турбин и др.), осуществляют из жаропрочных сплавов на основе Ni и Fe—Ni.

Со используют для изготовления жаропрочных и твердых сплавов, а также в качестве легирующей добавки в сталях и других сплавах (Со с Cr, Mo, W и другими элементами). Из этих сплавов изготовляют жаропрочные детали газовых турбин и реактивных двигателей. Изготовление жаропрочных деталей осуществляют методом прецизионного литья и в редких случаях — методами пластической деформации (рис. 13.20).

Стеклотекстолит СТМ выдерживает температуру — 50 Ч- + 130° С, обладает хорошей механической прочностью, упругими и пластическими свойствами, поддается холодной штамповке, используется для изготовления деталей реактивных двигателей.

Литье жаропрочных сплавов широко применяется и литейных цехах моторостроительных заводов для производства отливок двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных реактивных двигателей. В 1970 - 1980 гг. вопросы технологии литья и др. в определенной степени отражались в научно-технической и специальной литературе, однако их изложение было не систематизировано. С 1990 г. публикации в научно-технической литературе по вопросам этой отрасли стали заметно снижаться.

нология производства крупных гидротурбин М.—Л., 1950; Орахелашвпли М. М. Износостойкость реактивных гидротурбин, М.—Л. 1960; Кермабон Р. иТувенин Ж., Восстановление рабочих колес гидротурбин на гидростанциях Франции, пер. с нем., М.—Л. 1957; Гидротурбостроение в США, пер. с англ, подред. Л. А. Артемова.М.—Л., 1957; Михайлов-Михеев П.. Б., Справочник по металлическим материалам турбино- и моторостроения, М.—Л., 1961; Стали с пониженным содержанием никеля. Справочник, под ред. М. В. Приданцева и Г. Л. Лившица, М., 1961. И. Е. Герасимов.

Процесс протекания воды по рабочим органам гидротурбины излагается в первых работах конца XIX века на основе одномерной теории в приложении к расчету единственного' существовавшего тогда типа реактивных гидротурбин—радиально-осевых. Одномерная теория основана на двух гипотезах: полная симметрия потока в турбине относительно ее оси; течение в каждом слое жидкости h*, выделенном двумя близкими осесимметричными поверхностями тока qz = const (рис. III. 16), происходит независимо от течения в остальных слоях.

Как видно из § 21, пропускная способность реактивных гидротурбин зависит также от приведенных оборотов турбины Пр а следовательно, и от числа ее оборотов п. Поэтому точное решение задачи о гидравлическом ударе для этого типа турбин требует знания при неустановившихся режимах работы колебания числа оборотов в зависимости от времени. Кроме того, колебание оборотов при различных неустановившихся режимах представляет самостоятельный интерес, так как оно может вредно отразиться на обслуживаемых турбиной производственных процессах. Дальше будет рассмотрено решение задачи о пределе колебания числа оборотов гидротурбины, что входит составной частью в расчет гарантий регулирования.

ляют собой глубокую проработку проблем, связанных с изучением кавитационной эрозии, абразивного износа и разрушения деталей гидравлических машин, вызванного совместным воздействием кавитации и наносов. Сложным вопросам выбора материала для деталей гидравлических машин, работающих в условиях кавитационно-абразивного износа, посвящены труды И. Н. Богачева, И. Р. Крянина и М. Г. Тимербулатова. Эти и многие другие работы, опубликованные в нашей стране и за рубежом, охватывают широкий круг проблем повышения износостойкости гидромашин. Однако систематическое изложение вопросов, связанных с износом лопастных насосов и реактивных гидротурбин, отсутствует.

Поверхностная кавитация может возникнуть и на неподвижных элементах гидравлических машин. Так, вследствие общего понижения давления кавитационные зоны часто возникают на стенках отсасывающих труб реактивных гидротурбин непосредственно за рабочим колесом и на поверхности всасывающих патрубков насосов перед входом на лопасти рабочих колес. Различные конструктивные соединения, недостатки монтажа, не.-ровности и шероховатость поверхности могут вызвать появление кавитационных зон и на других элементах проточной части гидротурбин.

У реактивных гидротурбин при нормальных условиях эксплуатации кавитационной эрозии подвержены тыльные (выпуклые) стороны лопастей. Разрушение поверхности лопасти происходит неравномерно. Износ, как правило, увеличивается по направлению к выходной кромке лопасти и бывает наиболее сильным на последней трети длины лопасти. Кавитационное

конус отсасывающей трубы реактивных гидротурбин и стенки спирального отвода насосов (в местах сопряжения стенок камеры рабочего колеса с отводом и в районе «языка» спирального отвода). В редких случаях из-за несоответствия углов потока и лопаток кавитационной эрозии могут быть подвержены лопатки выправляющих аппаратов осевых насосов.

У реактивных гидротурбин в наихудших, с этой точки зрения, условиях находится направляющий аппарат. Большое влияние на износ поверхностей лопаток направляющего аппарата может оказывать форма статорных колонн и расположение их относительно направляющих лопаток. В некоторых случаях отмечался удвоенный износ направляющих лопаток, расположенных непосредственно за статорными колоннами.

К первой группе деталей, подверженных износу, следует отнести рабочие колеса реактивных гидротурбин и лопастных наносов, износ которых происходит во всех случаях, когда вода содержит взвешенные наносы.

Рис. 2-2. Схема высоконапорного стенда для испытания моделей реактивных гидротурбин, насосов и обратимых гидромашин.

Рис. 2-5. Схема установки для энергетических и кавита-щюнных испытаний моделей реактивных гидротурбин и насосов.