ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Турбинные решетки при переменном режиме работы. Расширение в косом срезе решетки из "Турбины тепловых и атомных электрических станций Издание 2 " В турбинных ступенях различают сопловые (направляющие) и рабочие решетки. [c.65] Сопловая (направляющая) решетка — это совокупность неподвижных (направляющих) лопаток ступени, установленных в статоре турбины. [c.65] Рабочая решетка — это совокупность подвижных рабочих лопаток ступени, установленных на роторе турбины. Все лопатки сопловой решетки имеют одинаковый по форме профиль и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Аналогично, все рабочие лопатки находятся на одинаковом расстоянии друг от друга и имеют одинаковый профиль. [c.65] Геометрические характеристики сопловой решетки осевой ступени приведены на рис. 2,25. Здесь представлены меридиональное сечение (полученное при пересечении плоскостью, проходящей через ось турбины) и развертка цилиндрического сечения по среднему диаметру ступени. [c.65] Все реальные турбинные решетки являются кольцевыми. Характерным безразмерным параметром кольцевой решетки является ее веерность 1 / 0 = = Hd. Следует заметить, что в кольцевых решетках шаг профилей t изменяется по высоте лопатки, увеличиваясь вместе с увеличением диаметра. Так, в развертке цилиндрического сечения по среднему диаметру сопловой решетки шаг равен i,, в сечении по корневому диаметру = d - /, шаг ij, в сечении по периферийному диаметру = = с 1 + / шаг ijn ij (см. рис. 2.25). Таким образом, если по высоте решетки Ь, = onst, то относительный шаг по высоте лопатки увеличивается, увеличиваются также и относительный размер горла и эффективный угол выхода решетки jg. [c.67] Газодинамические характеристики решеток необходимы для теплового расчета турбинных ступеней. Их значения можно определять теоретически, но чаще находят экспериментально. К основным газодинамическим характеристикам относят коэффициент потерь энергии, коэффициент расхода и угол выхода потока из решетки. [c.67] НИИ и теоретической энтальпии за решеткой в предположении изоэнтропийного течения. Потери энергии в сопловой решетке составляют АН = — к ц, в рабочей решетке — АЯр = 2 - / 2 представляют собой затраты механической энергии потока на преодоление сил трения и других сопротивлений в решетке. Эта затраченная энергия превращается в теплоту и вновь возвращаются в поток при низком тепловом потенциале, повышая энтальпию и энтропию потока на выходе из решетки. [c.68] Коэффициенты потерь энергии решеток зависят как от их геометрических параметров, так и от режимных параметров потока (чисел М и Яе, углов натекания потока и др.). Эти зависимости будут рассмотрены в конце параграфа. [c.68] Действительный расход рабочего тела через решетку отличается от теоретического из-за неравномерного поля скоростей в выходном сечении. Эта неравномерность связана с наличием пограничных слоев на выпуклой и вогнутой сторонах лопатки и на торцевых поверхностях каналов, а также с неравномерным полем давления в выходном сечении канала — давление на выпуклой стенке (на спинке) меньше давления на вогнутой поверхности. При определении теоретического расхода предполагается давление в выходном сечении постоянным и равным давлению за решеткой. Для влажного пара действительный расход отличается от теоретического также вследствие влияния процессов переохлаждения пара, наличия капелек влаги в потоке. [c.68] Зависимости коэффициентов расхода для сопловых l I и рабочих 2 решеток от геометрических и режимных параметров приведены в 3.1. [c.69] Отклонение действительного угла выхода от эффективного для большинства решеток невелико. В решетках с большим значением коэффициента потерь энергии действительный угол выхода всегда больше эффективного. [c.69] При сверхзвуковых скоростях потока за суживающейся решеткой углы выхода определяют по формулам, приведенным в следующем параграфе. [c.69] Кромочные потери связаны с вихреобразова-нием за кромками профиля, а также с внезапным расширением потока за ними. При сходе потока с кромок он отрывается, и за кромками образуются вихри, которые периодически сносятся вниз по потоку. Стекающие с обводов профиля пограничные слои и вихри за кромками образуют так называемый кромочный след , в котором наблюдается значительная неравномерность параметров потока значения и направления вектора скорости, статического давления и др. Наибольшая неравномерность параметров имеет место непосредственно за кромкой. По направлению потока за счет взаимодействия с основным потоком ширина кромочного следа увеличивается, неравномерность поля скоростей уменьшается, среднее статическое давление в потоке возрастает. При выравнивании параметров в кромочном следе средняя скорость потока уменьшается и, следовательно, растут потери энергии в потоке. [c.70] Показанное на рис. 2,31,6 распределение локальных коэффициентов потерь энергии по высоте лопатки свидетельствует об увеличении потерь энергии вблизи ее концов. Здесь же отмечены профильные потери энергии, которые равны локальным в средней части лопатки, и концевые, которые равны среднеинтегральным по всей высоте лопатки минус профильные. Характер вторичных течений и распределение потерь энергии вблизи концов лопаток не изменяются с уменьшением ее высоты до известных пределов. При сравнительно малых высотах лопаток наступает искажение в кривых распределения потерь у концов лопаток вследствие смыкания вторичных течений у верхнего и нижнего концов. Таким образом, концевые потери энергии при уменьшении высоты лопатки увеличиваются, причем интенсивность этого увеличения возрастает при сравнительно малых высотах, когда вторичные течения у обоих концов лопаток смыкаются. [c.71] После смыкания рост концевых потерь становится более интенсивным. [c.72] Таким образом, при малых относительных высотах как сопловых, так и рабочих лопаток потери энергии велики. Поэтому, проектируя проточную часть турбинной ступени, лопатки следует выполнять с повышенной относительной высотой. [c.72] Кроме относительной высоты на концевые потери в решетках оказывают влияние другие параметры угол поворота ДР = 180—(Р1СК Ргэ) который спроектирована решетка относительный шаг 7 форма профиля угол вектора скорости на входе в решетку числа М и Ке. Концевые потери меняются под влиянием указанных факторов за счет изменений перепада давлений в направлении от вогнутой поверхности к спинке лопатки, толщины пограничного слоя на торцевых поверхностях и на спинке профиля, в особенности в диффузорной области на выходе из решетки. Например, при увеличении угла поворота потока в решетке растет перепад давления между вогнутой поверхностью и спинкой и соответственно растут концевые потери. При больших дозвуковых скоростях в решетках с суживающимися каналами при увеличении числа М утончаются пограничные слои и соответственно уменьшаются концевые потери энергии. Аналогично при увеличении числа Ке (в области низких Ке) концевые потери уменьшаются. [c.72] Специальными мерами при профилировании лопаток малой высоты добиваются снижения концевых потерь. Для активных решеток малой высоты вместо канала постоянного сечения выполняют рас-ширяюще-суживающийся канал (рис. 2.33), в котором в выходной части вследствие повышенной конфузорности утончается пограничный слой на спинке и соответственно уменьшаются концевые потери. [c.72] При анализе составляющих потерь энергии в решетках частично рассматривалось влияние отдельных геометрических характеристик и режимных параметров. Ниже рассмотрим зависимость суммарных потерь энергии от основных геометрических характеристик лопаток и режимных параметров. [c.72] Влияние относительной высоты лопаток. При изменении относительной высоты суммарные потери энергии в решетке зависят от изменения концевых потерь. Эта зависимость приведена на рис. 2.32 и обсуждена выше. [c.72] Вернуться к основной статье