Різниця ентальпій початку процесу течії i0 і в точці c1 при виході iс1 визначає використаний на окружності турбін-ного колеса теплоперепад, який називається окружним в сту-пені:
З процесу розширення на S- и -діаграмме (див. Рис. 74) ок-ружной теплоперепад
Ставлення окружного теплоперепада h і до що розташовується hа називається окружним коефіцієнтом корисної дії
Окружний к.к.д. ступені можна розглядати як відношення роботи пара на окружності ступені до располагаемой роботі:
В активній ступені розташовується робота визначається за-пасом кінетичної енергії на виході з сопла в результаті адиабатного розширення L0 = c 1t 2 / 2. Підставивши значення L0 і Lu з формули (28) в формулу (32), отримують
З виразу (34) випливає, що окружний к. П. Д. Ступені залежить від наступних величин:
- коефіцієнта швидкості. який визначається кутом по-ворота струменя і тертям;
- кута нахилу сопла. 1; ніж хменьше кут. 1. тим вище к. П. Д. Але це дійсно тільки до певних меж, так як зі зменшенням. 1 зменшується кут. 1 і, отже, збільшується кут повороту струменя, що викликає зменшення швидкісного коефіцієнта. (Найвигідніші значення. 1 = = 10? 16 ° С);
- кутів. 1 і. 2; при зменшенні. 2 в порівнянні з кутом. 1 к. П. Д. Збільшується, проте зменшення. 2 збільшує кут повороту струменя пара, що призводить до зменшення коефіцієнта. і к. п. д. (найвигіднішими значеннями є. 2 =? i- (3? 15 °) - для ступенів ТВД і. 2 =. 1 - (7? 25 °) -для ступенів ТНД). Лопатки сучасних активних турбін практично виконуються несиметричного профілю, т. Е. З деякою сте-пенью реакції, що підвищує к. П. Д. Ступені;
- відносини u / c1. яке є основною характеристикою ступеня. При двох значеннях u / c1 = 0 і u / c1 = cos. 1 окружний к. П. Д. Дорівнює нулю. Між цими значеннями. u має і максимум.
Для того, щоб знайти значення u / c1. при якому буде досягнутий найбільший. і. необхідно прирівняти нулю першу похідну виразу. Беручи все величини постійного-ними, крім u / c1. отримують
З останнього виразу випливає, що при. 1 = 0 найвигідніше відношення для активної ступені становить u / c1 = 1/2. У реактивної ступені розташовується робота в ступені еквівалент-лентна сумі адіабатних Теплоперепад hан і hар. т. е.
а робота на окружності колеса
Підставивши значення L0 і L u в вирази (32а) і провівши такі ж перетворення, як і для активної ступені, отримують остаточне вираз максимального окружного к. П. Д. Для ідеальної реактивної ступені (? =. = 1)
Порівнюючи його з виразом. umах = cos 2. 1. можна зробити ви-вод: так як при. 1> 0 знаменник 0,5 + 0,5cos 2. <1, то максимальный к. п. д. реактивной ступени больше, чем в активной.
Окружний к. П. Д. Ізольованою ступені, що працює з про-довільній ступенем реакції. залежить головним чином від відносини u / c1t і ступеня реакції.
На рис. 76 наведені графіки залежності. u від різних зна-чень: висоти лопатки lл (рис. 76, а), ступеня реакції. і кута. 1 (рис. 76, б і в).
Порівнюючи наведені формули і графіки, можна зробити висновки:
1. Для всіх ступенів основною характеристикою є від-носіння u / c1. визначальне окружний к. п. д. ступені. При зменшенні u / c1 к. П. Д. Ступені падає, особливо це різко виражене у чисто активної ступені; тому в сучасних турбінах при-міняють активні ступені з реакцією.
2. Зі збільшенням висоти лопаток. u зростає.
3. Зменшення кута. 1 підвищує окружний к. П. Д.
4. Найбільшого значення окружний к. П. Д. Досягає у реак-нормативної ступені при u / c1 = 0,8? 1,0. Однак для зменшення кількості ступенів в суднових турбінах зазвичай приймають значення u / c1 дещо меншими, при яких к. П. Д. Знижується незна-ве, так як криві зміни. u від відносини u / c1 поблизу максимуму мають пологий характер.
5. Найвигідніше ставлення u / c1 = cos. 1 в реактивної ступені в два рази більше, ніж у активному u / c1 = cos. 1/2, і тому при одній і тій же допустимої окружної швидкості і одних і тих же спрацьовує Теплоперепад число ступенів у реактив-ної турбіни повинно бути в два рази більше, ніж у активної.