6 (Техническая газодинамика Дейч М.Е), страница 7

и вь он ния в ступенях с небольшими высо- Рис. 9-!4. Зависимость к. п. д. . п. д. аш и реакпии от и!с, длн ступени с ме и о р дионал ным пр филир~юм) и ступени с цилиндрическими обводами(КД-2-2А); Е =!5; 1, = 0,5. тами лопаток позволяет не тольк о уменьшить разность ий, но и значительно уменьшить поте и ~в лляющих решетках. На ис, 9-14 ри ~в напра~рис, - представлены резуль- 612 таты испытаний двух ступеней (7!=0,5; с =16) с криволинейным и цилиндрическим обводами верхнего бандажа. Видно, что ступень с мериодннальным профилированием имеет более высокий к.

и. д. (иа 1,5 — 2в)с), а разность реакций Ьр=р — р„уменьшается более чем в 3 раза (с 16 до 5в)е). Для ступеней с !9<!О меридиоиальным профилированием трудно добиться значительного выравнивания Рис. 9-15. Изменение разности реакции Ьр"профильных и суммарных потерь в решетках в функции угла чаклона лопаток т (0=8,5; Т,= =1,0; а,=15 ).

реакции без существенного увеличения потерь в направляющей решетке. Для предельных значений 2,5<(9<5 с целью снижения градиента статического давлення,по радиусу целесообразно применять наклон лопаток в радиальной плоскости. Действительно, из уравнения радиального равновесия, записанного с учетом сил воздействчя лопаток на поток, (где г',— радиальная составляющая силы воздействия лопаток на поток) видно, что при г'„<О (наклои лопаток по потоку, рис. 9-12) градиент давления меньше, чем при радиальной установке лопаток, Физически зто означает, что на элемент газа действует сила, напра- б пление которой противоположно направлению центро- ежной силы, Следовательно, в этом случае умень- шается разность статических давлений, обеспечивающих равновесие элемента газа '.

Таким образом, наклоном направляющих лопаток в плоскости вращения можно изменить распределение статического давления в зазоре н распределение реак- ции по радиусу. На рис. 9-15 представлены результаты испытаний четырех кольцевых решеток с различными углами на- клона у=20; 0; — 81 — 20', проведенных в МЭИ Как видно из графика, с увеличением угла наклона лопаток по потоку разность реакций в периферийном и корне- вом сечениях значительно уменьшается; для (9=8, Ар =0 может быть достигнуто при у=25'.

На этом же графике нанесены профильные и суммарные потери в решетках. В пределах изменений угла наклона у от — 8 до +8' профильные потери практически не меняются и соста- вляют 2 — 2 5с' нляют 2 — 2,5 ггс, При у=+20' и у= — 20' профильные потери возрастают до 3%. Этот результат объясняется искажением формы мсжлопаточных каналов при боль- шом наклоне лопаток. Суммарные потери в решетках остаются практически постоянными в пределах изменени до +20' ™ ия угла у от — 8 . Интенсивный рост потерь наблюдает п у она — 8 >у>+20 .

Графики изменения поглах накл терь по высоте решеток (рис. 9-16) показывают, что для отрицательных углов наклона потери возрастают в кор- невых сечениях, где возникает отрыв потока, Для еше- ток с наклоном лопаток по потоку, когда осуществляет- лич ся поджатие потока в корневых сечениях,,пот р иваются в периферийных сечениях. ери увеОпыты показал, н, что одновременным введением меридионального профилирования верхнего обвода ре- шетки и наклоном лопаток можно уменьшить потери в верхних сечениях (у>О). При этом оба факто а— наклон лопаток по потоку и профилирование верхнего о а фактора— ' Исс Ю. И.

Ми,„)" "' ' Исслеловаиие ст сией итюшкиным (ЛМЗ! и Г, А. Филипповым (МЭИ). 614 обвода — позволяют более резко снизить разность реакций йр=р,— р„. Приближенная формула для определения реакции в ступени с различными углами наклона лопаток у может быть получена путем совместного решения уравне- а м га аа са мы Рис.

9-18. Характер изменения потерь по аысоте решетки при различных углах наклона лопаток (В = 8,81 )г = 1,0; с,.= !8'). ний количества движения и радиального равновесия цилиндрического потока (9-73). Сила воздействия лопа- тОК На ПОТОК ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ЧЕРЕЗ ОКРУжНУ1 сОСтаВЛЯЮ- шую по уравнению (с„=О); Рч сс Ося Р г тя(90 — т) 1с(90 — т) с(х где Є— окружная составляющая силы воздействия лопа- ток на поток.

Приняв линейный заков изменения са по (пирине решетки для средней линии канала с =хс /В получим: а а!! ь' =с,з!Па, с~соса, ' п1я(90 — т) ' Подставляя Г, в уравнение (9-73), находим: Лр с! соа а, 2 с; ип а, соа а, я й — ' ' й. г о !я(90 — т) Из последнего уравнения совместно с уравнением энергии получим: ас, а!о а, соа а, Лг — — ' й' — соз' а— с, и !я(90 — т) ' г Проинтегрировав это уравнение для случая а, = сопз1 получим распределение скоростей по высоте лопаток: — — ( — ) *р[ ' " ~. (9-74! Реакция в произвольном сечении зазора рассчитывается по формуле 1 а ги [ г) и!я(90 — т) (9-75) Разность реакций при рь — 0 и Ь= 1,5В (Ь вЂ” хорда профиля) бр=1 ~~;+1) ехр~ — „",,',"'))] '' — "" . (9-76) П олученные формулы дают несколько завышенные значения разности реакций, что связано в основном с отклонением потока в зазоре ступени от коаксиального, наличием радиальных перетеканнй газа в пограничном слое лопаток, утечками в ступени, влиянием рабочего колеса.

Погрешность расчета объясняется также принятым приближенным законом изменения с„по оси канала и пр. О!0 р — 1 (1 р) "" (1+-' — ",,'" "') (=,) Х 1,3 а!о а, соа а, (г, — г,) ] Х ЕХР и !я (907 т) (9-77) полученной с учетом влияния кривизны верхнего обвода на распределение скоростей по радиусу в зазоре, Опыт подтверждает'удовлетворительную точность формулы (9-77) при 0,„6. Для ступеней с малыми Оа, 5 и сверхкритическими теплоперепадами применение наклона лопаток также целесообразно. Действительно, при большой веерности проточной части (рис. 9-17) поджатие потока лопатками позволяет улучшить обтекание корневых сечений; обтекание верхних сечений практически не изменится, так как угол наклона 7, у периферии значительно меньше, чем у корня.

(Так, например, для ступени с 0 = 2,6 и 7 =9о наклон у вершины 7,=5о4(У, а у корня 7,.=14о.) Уменыпение реакции в верхних сечениях и соответственно уменьшение угла входа потока на рабочие лопатки р, приведет к уменьшению закрутки рабочей лопатки. Перераспределение теплоперепада между' направляющей и рабочей решетками н уменьшение угла р в периферийных сечениях, обусловленное наклоном лопаток по потоку, облегчают профилирование верхних сечений рабочей решетки при сверхзвуковых скоростях.

Влияние наклона направляющих лопаток з ступени 0= 2,6 и а, = 0,27 на распределение параметров по радиусу показано на рис. 9-17. Прл наклоне в среднем сечении 7 =+За реакция в верхнем сечении снизилась с 75 до 56'/м угол входа потока р, уменьшился со 155' до 127о.

Число М„ возросло у вершины лопатки до 0,9, В чисдо М уменьшилось до М = 1,08. Влияние перечисленных факторов учитывается по -опытным данным введением коэффициента А =0,65 в формулу (9-76), Расчет реакции в ступени с наклоном лопаток по потоку и меридиональным профилированием верхнего обвода осуществляется по формуле Последние ступени турбин часто приходится выпогнять с коническими обводами !рис.

9-12). Наличие кснусностп приводит к уменьшению реакции в ступени. ГЛАВА ДЕСЯТАЯ МЕТОДЫ ЗКСП)ЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ И ПРОТОЧНОИ ЧАСТИ ТУРБОМАШИН О,гр о,п О го го ЗП рп аз Зо ЛЗ)2ипо Рис. 9-!7. Изменение параметров по высоте лопатки (В = 2,6; а, = 0,27). — — — — е каклааоч крочок, †крач радиальные, Для конусной направляющей решетки изменение реакции по радиусу можно приближенно определить по формуле / ! Хзсоааа, Ч Р=1 — !1 — р)! =) к ~ г) где К,=1+ ейп'а,!еа й, — коаффициент, учитывающий влияние конусности; о„ вЂ” угол коиусности у вершины. Ык Ю-1.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТЕНДЪ| ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕИ ТУРБОМАШИИ Задачи опытного исследования проточной части турбомашни можно разбить иа трв группы В первую группу включаются вопросы, связанные с исследованием структуры потока в отдельных, рассматриваемых изолированно элементах ступени и в первую очередь в иаправляюгцей и рабочей решепках Вторая группа задач заключается в дифференциргванноч изучении физических явлений, происходящих в ступени Третья группа задзч свалится к определению опытных коэффициентов, необходимых для теплового расчета ту|рбачашины, и к выяснению зависимости этих коэффициентов от основных конструктивных, геометрических и режимных параметров ступени Основные требования к эксперименту в лабораторных условиях формулируются теорией подобия П~ракткчески ие все эти требования могут быть реализованы с одинаковой степенью точности, так как действительные процессы в турбомашине отличаются большой сложностью Поэтому при постановке экс!|еримента в каждом отдельном случае следует установить иаиболеэ существенные особенности процесса, пренебрегая его второстепенными признаками Правильное решение этого вопроса оп~ределяет напраиление и методику экапримента, а также теоретическую и практическую ценяость результатов иаследаиавия Если основной целью эвсперлчеита является получение интегральных характеристик ступени, то очевидно, что в модельных условиях доллсны быть воспроизведены все наиболее сущесрвенные признаки процесса Поэтому опытное исследование характеристик ступени необходимо правадить на специальных экспериментальной турбине или экспериментальн а м ко ч и р е с с о р е, позволяющих установить надежные значения характеристик и изучить основные особенности потока в решетках Последняя задача, однако, решается в экспериментальной машине нелегко, так как требует применения сложной специальнсй измерительной аппаратуры.

Поэтому цри детальном изучении обтекания решеток, при изучении механизма образовании и развития потерь в изолированно рассмавриваимых решетках необходимо прибегать и к другим, более простым методам эксперимента, по,туцаясь некоторыми требованиями теории подобия Отсюда следует, что наряду с использованием экспериментальной турбомашичы в качестве основного метода наследования необходимо применять и более простые и поэтому широко распространенные методы испытания неподвижных решеток Исследования элементов проточной части па~равых и газовых турбин могут производиться на водяном паре или на воздухе, при- 61 йем схема но«ытателийбуа стенда сущестйенио ззййект бт приме няемого рабочего тела Исследоипния элементов компреосара производятся, естественно, на воздухе Рис 10-1 Принципиальная схема воздушного экспериментального стенда 1 — двигетель; 2 — «очпрессор, 6 — ресивер, 6 — фильтр; 6— подогреве телье 6 н 7 -статические тете иовкп, 6, 2 — вксперниептельяея турбипе 16 †установ для взвешивания ревктивиык усилия, Ы вЂ” ееродииеивчегкен труба, 12 †оптическ уста.