Концевые потери
Концевые потери
В ступенях без бандажа потери от радиального зазора можно лишь качественно оценить методом элементарных энергетических балансов. Такие расчеты полезно выполнять при сравнении проектируемых вариантов ступеней нового типа. Но пока более надежно эти потери рассчитывать согласно результатам испытаний аналогичных ступеней с использованием эмпирических формул. Анализ опытных данных имеет также большое значение для понимания механизма явлений, что необходимо для апробации и уточнения методов расчета и усовершенствования конструкций.
Опыты Андергуба были выполнены на восьмиступенчатой реактивной паровой турбине с радиальными зазорами как у рабочих, так и у направляющих лопаток. Зазоры изменялись от минимально допустимого путем срезания направляющих и рабочих лопаток. В результате опытов была получена эмпирическая формула, по структуре не отвечающая принципам моделирования,
,
где 
– потеря энергии в направляющих и рабочих лопатках, вызванные радиальным зазором; d – величина зазора в мм; l – высота лопатки в мм; 
– располагаемый перепад энтальпий в ступени.
Вместе с этой лекцией читают "54 Схема выпрямления (двухполупериодного) на одном оу".
Во время опытов было обнаружено, что увеличение радиального зазора у рабочих лопаток оказывает в 1,5 раза большее влияние на потери энергии, чем такое же увеличение зазора у направляющих лопаток. В известной мере это объясняется повышенной степенью реактивности у периферии проточной части.
Ступени активного и реактивного типов испытывали В.X. Абианц и С.М. Дорофеев. В опытах с реактивными ступенями увеличение радиального зазора над рабочим колесом на 1% вызывало уменьшение КПД ступени на 2…2,5%. В активных ступенях потери были несколько меньше.
Опыты Абианца с сопловым аппаратом показали, что каждый процент (от высоты лопатки) увеличения радиального зазора вызывает снижение КПД ступени на 4…5%.
Бандаж может полностью устранить перетекание рабочего тела из одного рабочего канала в другой. Он существенно улучшает структуру потока за рабочим колесом по сравнению со ступенью без бандажа как с уступом, так и без него. Вторичные течения внутри канала под бандажом оказывают на потери несравненно меньшее влияние, чем перетекания через концы лопаток. Этим объясняется значительное увеличение КПД, наблюдавшееся при установке бандажа.
В ступенях с бандажом приходится оставлять радиальный зазор между колесом и корпусом. Утечка через этот зазор может иметь существенное значение, но она не нарушает структуры потока внутри рабочего колеса и при надлежащем уплотнении этого зазора оказывает на характеристики ступени значительно меньшее влияние, чем межканальные перетекания в ступенях без бандажа. С увеличением радиального зазора положительный эффект от установки бандажа усиливается, так как в ступени без бандажа при больших зазорах углубляется зона деформации потока и возрастают потери от перетеканий.
Бандаж может значительно улучшить вибрационные характеристики лопаточного аппарата и в ряде случаев его применение диктуется соображениями надежности работы турбомашины. Применение бандажа ограничивается его прочностью при очень больших окружных скоростях. Современные конструкции лопаток, выполненных заодно с бандажом, позволяют применять его при высоких окружных скоростях и температурах.
