Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Относя величину АО к располагаемои энер- гии газа ст /2 = с „7;р(1 — т„,), где т|м = Тт„в!Т„р, где В ~ (0,6...0,7) — "' ' ' — — безразмерный коэффициент срв Зв 7вр с „Т,~г 1+ т|вв (характеризует подогрев воздуха в лопатках). В этом выражении множитель 0,6...0,7 учитывает то обстоятельство, что охлаждение выходной части спинки лопатки не сопровождается термодннамическими эи заве|аз потершни, поскольку отвод тепла от газа происходит при давлении р рп Ври вычислении всех составляющих дополнительных потерь зиаче. ния Т~, Т', Т„ Тг, с„ с„ Е„ Тщ, б„ 1! и другие берутся иэ теплогидравлнческого расчета смстеыы охлаждения и проточной части турбины.
Если этн данные отсутствуют, ориентировочно можно принимать, что температуре воздуха на выходе иэ щели Т,' Т„- (100...150'), где Т„- температура выходной кромки; Т! =1!То и Т, (0,9...0.95) Т„Относительную скорость выпуска воздуха св можно оценить по соотношению (7.7)„для грубых оценок в первом приближении можно принммать, что при умеренном сопротивлении системы охлаждения б, 0,4...0,5. Завзшимость 60,„„от б,в конкретной решетке(Л = соп31, с, чаг) ы в проектируемой решетке(Л = уаг, б, = сопв!).
В качестве иллюстрации иа рис. 7.3 показано расчетное и экспериментальное изменение бзрехлиоз - Фзев зависимости от б, для решеток 2 (ат 20,6 мм; !52 2,6 мм; Л 0,9 мы) и11(ат= 23мм;с(7=5,1 мм; Л =1,1 мм) из табл. 7.1, На рисунке приведены донные и для решеток 4 и 6. Видно удовлетворительное совпадение расчета с экспериментальными данными, полученными в мзотермических условиях. "Т„а Тпь бь" р бьар,с, "0 Вмдно также, что при увеличенни Ъ, изменение коэффициента ско.
Рости Фз, а также Величины бозахлпРоисходит нЕмоиотоиио. Сначала вЕ личина бар „, заыетно увеличивается, затем может несколько уменьшаться, э при йовышенных значениях б,начинает снова интенсивно возрастать. Такое протекание зависимости объясняется тем, что при малом, среднем и повышенном расходах воздуха преобладает соответственно: уменьшение кромочных потерь, увеличение потерь смешения, увелнче. ние вносимой с воздухом дополнительной энергим. Гвблаие 7.1 бог Релеерьта Е О,дг Решелтла д д Г 2 У 5В,Уа 4РР 5 Рис.
73. Завнсиыость ОФ „„= Ф вЂ” ФЕ от ое в Рилсчзсах 2, 4. б, 1! (табл. 7.1) пРн иыптске в кроыиу (щель сплощлан): — - расчет; о ° + - зкспвриыент ту Рззл Ррнгеглла 2 Ррт -Ош дш -фУ р,рг 9'бзл д,ю Веаианпнз рвнетеи е нынусиеы ищшула чине евин н шехозаию зцюзиса лезвие!с 0!я Фгьо слил Оа" 1 2 3 4 5 б 7 В 9 16 !! 12 !з 94 90 % 90 90 96 75 70 59 55 52 40 16,5 ХГ,В 17,5 20 2! 20 27,5 2а2,б 19,3 25,4 14,5 0,18 О,И 0,27 0,2! 9,25 0,2! 9,26 9,19 9,32 0,68 9,74 0,63 0„73 6,73 9,73 6,68 Ф,Ы 0,66 9,6! 20 !3 !2 9 !5 15 16 !4 12 16 6,98 0,16 9,16 Ф,!6 0,17 О,!7 0,17 0,07 О,!Ы 0,1 0,09 Феы 6,21 0,14 0,14 9,24 9,12 а,!2 0,95 0,11 0,18 6,25 9,22 6,19 0,31 42 ЗВ 52 44 50 59 59 68 55 57 69 64 79 Рнс. 7А.
Залиеиыоспт Вч„„от и прн 47 = Ф,!27 и различных значениях ар (в), рот й прн суыыврноа товиине стеная щели б„т = О~ „соли и резлищлах значениях Ор(6), е Вовхл Ф вЂ” Флсохл от ол пви Ватт о!начал" сщп! и Различных знечаниах св (в) пРивы. пуске н х реаяу (отель сплошная) На рис, 7.4, а показаны расчегнме зависимости величины 60,„„в ох. лаждаемой решетке от б,при !57= сопл(и различной ширине сйлошной щели Л (т. е.
различной велнчыие В ). Для определенности принималось ~хрещ 0,2 Хт, гУ 0„127; а„и 2,5; Т,/ Т, я 0,0 н В= 0,1. Видно, что при г(т = сонэ( Увеличение шнРины щели пРиводит к снижению коэффициента скорости гр (из-эа уменьшения скорости выпуска воздуха с,). Если увеличение ширины щели производится при сохраиеним суммарной тошцины ее стенок, то коэффициент скорости Фге (на режиме б, О) будет уменьшаться мз-за утолщения вмходмых кромок. На рис, 7.4, б показано изменение гр при выпуске воздуха в идентичных решетках, имею. риь тд.
Зю иатоааата Ч от а и раывтка 9 (табл. тд)1 а, б — варианты выхоэиоа ироыии р,е Р 1 г Э т' л l л р, ./ 41 ° -эд — + ~ — — у т эдй кр кр л 'т в ° 1 'т 1( 1 Р, (7.! 3) щих различную ширину щели Л прн одинаковой суммарной тошиине ее стенок б„г, равной толщине выходной кромки неохлэждаемой лопатки бт -"0,1. В большей части случаев располагаемый перепад давленяй в системе охлаждения и, следовательно, относительная скорость вмлуска с *ага/с„ ограничены. Поэтому потребное изменение глубины охлаждения (т. е. расхода б,) приводит к необходимости увеличения ширины щели.
Как Вндие ИЭ фОрыуЛ (7.10...7.12)> Прн С' = СОПЭ! КОзффнцнситЫ Ь . Ьв, И увеличиваются прямо пропорционально б,. Если суммарная толщина стенок сплошной щели Ь„г. т!1„, „, = СОпн, то кромочиые потери по сравнению с их значением в неохлаждаемой решетке (в предположении, что ь„раы0,2от) изменятся на величину оэ Т )(ля сплошной щели с учетом выражений /сг = — ° Тк с, Аг Р„а 1 также(7.10.. 7.12) в предположении с, = сонэ! н а„„* 2,5 можно привести соотношение (7.1) для оценки измейснил коэффициента скорости в охлаждаемой решетке по сравневи(о с его значением в неохлаждаемой решетке к виду в! 1т /~ 01 Т„ глеб с — 1 — 05В-— ч в 1 0 т В качестве иллюстрации на рис. 7,4, в нанесены значения бФ,„, в зависимости от Щ, при различных значениях с,; т)ь, „„= 0,1; Т, l Т," 0,8 и В 0,1.
Видно, что лри скорости выпуска, твпичной для соплового аппаратапервойступенн, Г,"0,3...0,5и С,> 0,01 величина ЬФ „< 0; т. е. введение охлаждения приводит к снижению коэффициента скорости тр даже при сплошной щеля, когда имеет место максимальное уменьшение кромочных потерь при выпуске воздуха. В реальных конструкциях при наличии в щели перемычек (штырей) снижение коэффициента скорости в охлаждаемой конструкции будет еще более значительным. Из рисунка также следует, что с увеличением относительной скорости выпуска воздуха с, снижение в и КПД решетки В (1.37) значительно замедляются. Это указмвает на целесообразность сйиженил потерь по тракту охлаждающего воздуха, недопустимость дросселирования его в системе охлаждения и т.
д. Конечно, сказанное не относится к потерям, связанным с интенсвфикацией теплообмела в охлаждающих каналах. Подчеркнем, что полученные результаты относятся к среднему уровню кромочных потерь ькро 0,2 Ат. Влияние уровня кромочного разреже- ниЯ н кРомочных потеРь, а также Режима Работы (значениЯ Ат,л), конст- 140 руктивных особенностей и др. на дополнительные потери в охлаждаеммх решетках рассматривается ниже. 7.3. экспву$пэвнтлльнов вседвдовлнвв ущавток ВУН ВЫПУСКВ ВОЗДУХА ИЭ ВЫХОДНЫХ КРОМОК Структура потока и дополнительные потери при выпуске воздуха через сплошные щели.
При увеличении расхода воздуха через щели в выходной кромке лопаток коэффициент скорости Ф в зависимости от б, изменяется в различных решетках по-разиому. На рис. 7,5 показана экспе. риментальная зависимость 0 от 6, в решетке 9 при различных значениях а!и А. Видно, что при уменьшении дт(рис, 7.5,0) полуволна при й, *0,01 практически исчезла, что объясняется невысоким исходным уровнем кромочиых потерь, Кроме того, нз-за увеличения скорости выпуска воздуха (связанного с уменьшением ширины щели Л) коэффициент скорости 0 возрастает при б > 0,02 гораздо ннтенсивней, чем в исходной решетке с широкой щелью и толстой кромкой (рнс.
75, а). Похожие результаты были получены и в других исследованных решетках, например в решетке 1О. Из рис. 7.б видно, что с увеличением б, величина В в этой решетке воэрастаег особенно интенсивно. Это объясняется повышенным уровнем кромочных потерь прн 6, " 0 (пэ" 0,25).
Аналогнчиме данные приведены также в работах Б. А. Кумирова, Х. Праста и др. Рассмотрим влияние выпуска воздуха из выходных кромок на структуру потока за охлаждаемой решеткой на примере решетки 8 (табл. 7Л). Исследования проводились лри последовательном утолщении выходных кромок в днапаэоне дт 2,3...4,8 мм; ширина щели лри этом оставалась неизменной л 0,7 мм. На рнс. 7.7, а приведены поля полного давления, снятые мнкронасадком непосредственно у среза выходной кромки (на расстоянии по потоку х 2 мм) пРи Различной толщине кРомки т1т, )1~ = 0,85 и йо" 0-..0,035. На рисунке нанесен также уровень статического давления за решеткой. рд рнс. 74, Экслернменттлэные характеркскткк ~ рмлеткн 10 (табл. 7.1.).
1...Ш вЂ” варнаюы еынуска реигелгха Ш Ф,А б,'.5 г 7 с бс,сб г Р -р,р1 ру г Я Пу у, агре т)' Видно, что давление за выходной кромкой оказалось значительно меньше статического давления за решеткой(особенно прис)т 4,8 мм). При толстой выходной кромке (с!т 4,8 мм„' ЬИт = б„!4) с увеличением с7с струя воздуха принимает все более отчетливую форму, полное давление в ней может значительно ловыптаться. Однако давление на тор.
цевых поверхностях кромки лри этом даже несколько понижаешься. Зто объясняется, по-видимому, дополнительным эжектирующим лействнем вытекающей струн воздуха. При этом пограничные слои на корытце и спинке и сама ширина следа изменяются слабо. Прн более тонких кромках вследствие турбулентного перемешнвання в следе влияние выпуска быстро распространяется на всю ширину следа, Увеличение расхода (и скорости) выпускаемого воздуха приводит к монотонному уменьшению плошади элюры потерь полного давления за кромкой, что указывает на монотонное возрастание суммарной кинетической энергии потоков в этом сечении (потери сметкения вблизи кромки еще не проявляются). С увеличением расстояния от выходных кромок течение в следе становится аналогичным спутному ~ечению за плохообтекаемым телом. Зто хорошо видно на рис. 7.7, б, на котором приведены аналогичные эпюры потерь полного давления, измеренные за лопаткой с толщиной кромки т)1 н 4,8 мм на расстоянии по потоку х = 25 мм от среза кромки.
Зпюры, независима от интенсивности вылува, приобрели синусондальную форму, из г 7.7. Э лотерс нолнтно лавленнл эа выхолнммн кромксмк лопаток в решетке 3 гнс... онры (вылуск н кромку): е-х змм.а~ =0,35,41 тат;6 — К=зэМЫ,03 а,эмы обычную для спутного течения вдали от тела. В этом сечении потери смешения проявляются, по-вклимому, практически полиосп.ю. Влияние перемычек в шелл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
