Какие геометрические и аэродинамические характеристики решеток вы знаете.

Рассмотрим часто используемые геометрические характеристики сопловых решёток (рис. 3.1, а):

а)

б)

Рис. 3.1. Геометрические характеристики сопловых (а) и рабочих (б) решёток

шаг решётки t1 – расстояние между соседними профилями; измеряется отрезком между сходственными точками соседних профилей;

горло О1 – минимальный размер канала на выходе из решётки; измеряется диаметром вписанной в канал окружности;

эффективный угол выхода a1э = arcsin O1/t1.

Этот геометрический параметр в большей степени определяет направление потока за решёткой;

хорда профиля b1 – расстояние между наиболее удалёнными точками профиля (в цилиндрическом сечении);

ширина решётки В1 – расстояние по перпендикуляру к фронту решётки. Фронтом решётки называется линия, параллельная окружной скорости рабочих лопаток;

угол установки профиля в решётке aу – угол между направлением, противоположным направлению окружной скорости, и касательной к выходной и входной кромкам профиля. Изменяя угол установки профиля в небольших пределах, при формировании решётки можно получить различные значения эффективного угла выхода a1э;

толщина выходной кромки D1кр – диаметр окружности, вписанной между обводами профиля вблизи выходной кромки;

высота лопатки на выходе из решётки l1 – размер канала на выходе из решётки, измеряемый по радиусу ступени;

средний диаметр решётки d1 – диаметр окружности, проходящей через точки, делящие высоту лопатки пополам;

степень парциальности е – отношение длины дуги, занятой соплами L, ко всей длине окружности по среднему диаметру решётки: е = L/p×d1.

Определения геометрических характеристик для сопловой решётки справедливы и для рабочей решётки. Геометрические характеристики рабочей решётки (рис. 3.1, б) имеют следующие обозначения: t2, O2, b2э = arcsin O2/t2, b2, B2, bу, D2кр, l2 и d2. Для рабочей решётки реактивной ступени профили рабочих лопаток по конфигурации не отличаются от сопловых профилей.

Силы аэродинамического сопротивления являются силами трения на гладких поверхностях диска и бандажа; к силам трения добавляются силы сопротивления давления, связанные со срывными явлениями на выступах или во впадинах.

Вращательное движение потока создаёт градиент давления, направленный вдоль радиуса. Под действием этого градиента в пристеночном слое у неподвижной границы возникает течение в направлении от периферии к центру камеры. У диска в зоне больших скоростей под действием центробежных сил возникает течение от центра к периферии. На поддержание образовавшегося циркуляционного течения расходуется дополнительная энергия, отводимая от диска.

9. За счет чего возникают профильные и концевые потери в решётках. Какие потери относятся к дополнительным. Каким образом можно их уменьшить.

Общие потери в решётке, оцениваемые коэффициентом потерь энергии x, представляют собой сумму профильных и концевых потерь: x = xпр + xконц.

Профильные потери проявляются в лопатках бесконечно большой длинны, когда явления в потоке вблизи торцевых поверхностей канала решётки, приводящие к концевым потерям, не оказывают влияния на значение суммарных потерь энергии. Профильные потери условно разделяют на потери трения, кромочные и волновые: xпр = xтр + xкр + xволн.

Потери трения xтр связаны с течением в пограничных слоях на вогнутой поверхности и спинке лопатки вдали от её концов, т.е. эти потери определяются трением на профиле лопатки, а также потерями энергии в случае отрыва потока от этих поверхностей. Чем больше толщина пограничного слоя, тем больше потери трения. Формирование пограничного слоя связано с распределением давлений по обводам профиля лопатки. Как для сопловой, так и для рабочей на вогнутой стороне профиля среднее давление существенно выше среднего давления на спинке профиля. На поверхностях профиля можно выделить конфузорные и диффузорные зоны течения. Если давление уменьшается по потоку (скорость растёт), то говорят о конфузорной зоне, если давление растёт, то эту зону называют диффузорной. В ускоряющемся (конфузорной зоне) потоке толщина пограничного слоя нарастает медленно, в диффузорной зоне рост толщины пограничного слоя интенсивный.

Кроме основных потерь, в ступени возникают так называемые дополнительные потери: от трения диска и лопаточного бандажа xтр; потери связанные с парциальным подводом пара в ступени xпарц.; потери от протечек пара через зазоры между статором и ротором xу; потери связанные с течением влажного пара xвл. Для вычисления полезной мощности ступени Ni, развиваемой ступенью на роторе (внутренняя мощность), необходимо учитывать дополнительные потери.

Профильные потери проявляются в лопатках бесконечно большой длины, когда явления в потоке вблизи торцевых поверхностей канала решетки, приводящие к концевым потерям, не оказывают влияния на значение суммарных потерь энергии. Профильные потери состоят из потерь трения, кромочных и волновых. Потери трения определяются трением на профиле лопатки, а также потерями в случае отрыва потока от этих поверхностей. Кромочные потери связаны с вихреобразованием за кромками профиля, а также с внезапным расширением потока за ним. Волновые потери связаны сообразованием в потоке при околозвуковых и сверхзвуковых скоростях на выходе из решетки скачков уплотнения.

Концевые потери связаны с тем, что все каналы турбинных решеток ограничены по высоте ободом и телом диафрагмы.

Дополнительные потери: потери от трения диска и лопаточного бандажа (уменьшаются в ступенях с относительно длинными лопатками); потери, связанные с парциальным подводом пара в ступени (уменьшаются при применении защитного противовентиляционного кожуха на рабочих лопатках); потери от протечек пара через зазоры между статором и ротором (уменьшаются при применении лабиринтовых уплотнений); потери, связанные с течением влажного пара

Дата добавления: 2015-07-21