Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Поскольку при малом расходе охлаж. дающего воздуха потери на смешение малы, то общие потери при обтекании лопатки уменьшаются. При увеличенми расхода охлаждающего воздуха начинают преобладать потери на смешение, и эффективность решетки падает. Наконец, при очень больших расходе и скорости выдуваемого воздуха потери смешения уменьшаются, и эффективность решетки начинает возрастать. Расчетные и экспериментальные результаты хорошо согласуютсл между собой. При конфуэорном характере течения на выходном участке межлопаточного канала (аэйэ > 1) потери прм обтекании уступа мвлм, поэтому их изменение прм выпуске воздуха можно не учитывать, Однако в решетках с малыми углами отгмбв и длинными прямыми выходными кромками при выпуске воздуха иа корытце вследствие утолщения пограничного слоя м снижения эжектмрующей способности потока со стороны корытца, «ромочиое разрежение н кромочные потери могут заметно уменьшиться. Ориентировочно, можно принимать в этом случае 0~„~ (б,з...о,в) С (7.16) 1(оэффмцнент ь, учитывающий энергию выпускаемого воздуха, можно представить в виде 1..
2„ + (,, (7,17) и ь — коэффициенты, учитывающие соответственно кинетичегде „и рскую энергию воздуха и работу расширения воздухе от дав еии р' л я 'вместе выпуска до давления рз эа решеткой. Значение (, „можно оценить по формуле (7ЛВ) где Г с /с' — относительнал скорость выпуска воздуха; с', — скорость где а" а основного потока в месте выпуска. Работу расширения выпускаемого воздуха можно оценить по обычной формуле Т ° Т"- температура воздуха при выходе иэ щели.
Пренебрегая где ат арвзлнчием в показателе вдиабаты для выпускаемого воздуха и основного потока и относя величину А к вдмабатной работе основного ното«в получим после элементарных преобразований г 1-у /т' -С г' (с га 2 (7.! 9) а — 3 где 22 (рз!ра) " и т' (р'|р„'а) а - газодинамическая функция т зв решеткой и в зоне выпуска воздуха.
И ле нанни проведенные с помощью мвкронвсвдкв, показали, что сс до с,1 1 в условиях, близких к натурным (Х~ '* 0,0...0,99 и йе — ' ... ), . сс 15 1бч выравнивание скоростей выпускаемой плоской полуогрвниченнои струи нв -( — '' а 0-1!'. г.зя (7.20) зс.зУ-Вбуббкглбl Ввбгубкб Вггвкк с б (1+641,) с,„! 1 ° б, т„"1г,"е 1г бе (7.21) с зсв 96 г1гбб 66- ВВ -Врг Лг 6„-6,6.,466 Рис, 7.12. Зксиериыеичзлзиззе яерекзерисзики Величии 1 ирк рез.
личных сиесебих (П...ПР изюгске иеи~гхз о -Ввгкугк Вввбувб + -Вывуск Щ воздуха и основного потока происходит уже на расстоянии Я/6<10... ! 2 от зоны выпуска. Поэтому потери смешения можно оценить по следую- щем формуле, аналогичной (7.11): Из формул (?.19) н (7.20) видно, что при значительной комфузорности участка, лежащего за зоной выдува, (с,'/с,ии'к 1) потери смешения невелмкн, а работоспособность воздуха может быть значительной. По.
этому в конфузорных решетках прн вмпуске воздуха на корытце лопаток под малым углом к обводам профиля (9 „< 25...30') потери в решет. ке изменяются незмачнтельно, В частности из нс, 7.!2 щетке 1 (см. табл. 7.1), имевшей повышенную конфуэорность (К 3,4), выпуск воздуха на корытце под углом 9„30'через щель г5 0 7 им привоны и днт к снижению вг не более чем на 0,005. С увеличением у л 9 щели отари, связанные с выпуском воздуха, возрастали, однако отрмва потока, по.видимому, ие происходило.
В решетке 1 подрезка и утоление выходнмх кромок со стороны ко. рытца по вар. 1Ч привели к значительному снижению профильных потерь ' на режиме О, 0 (а!вез > 1). Лрн выпуске из лопаток по ввр. !У воздуха й . 0,02...0,03 значение зр уменьшалось не более чем на 0,005, Совершенно такой же результат получался и прн выпуске через щели углекислого газа СОз„более полно моделирующего процессы смешения в зоне выпуска. Прн уменьшении конфуэориости решетки, особенно при повышеннмх углах Р„н с > 0,5.„0,6 в зоне выпуска может возникать отрыв потока. В качестве иллюстрации на рис.
7.6 даны эависммости ср (С,) в решетке 10 вар. П прн выпуске через щели на кормтце (9 „° 55", ~ и 13 мм; г5 1). Видно, что прн )зз С 0,8 изменение 4г прм увеличении б, незначмтельно : и имеет обычный (йлавный) характер, Однако при Хззи > 0,8 и О > 0,01 происходит отрыв потока н коэффициент скоростй уменьшается на 60,„, * 0,02...0,025. Давление перед щелью лрн этом значительно возрастает, а зв щелью, напротив, уменьшается.
Изменение пропускной способности решетки прн выпуске воздуха на кормпш лопатсас. При выпуске воздуха ма корытце лопаток пропускная способность решетки изменяется вследствие изменения потерь до горло. ваго сечения м загромождения его выпускаемым воздухом. Оценим влияние вып1гскзз на пропускную способность решетки при немзмениых паРаметРах Р,ь Т,е н Рз. ДлЯ УпРощеним пРенебРежем влианнем обычных потерь на трение о стенки до горлового сечении; параметры смеси в горле Рулем считать полностью выровнявшимися. Кроме того, положим Сбг обе Н иг 'Се В этом случае действительную скорость, полную температуру и прн. веденную скорость смеси в горловом сечении можно оценить по фор- мулам где 64г .
гр - срь - изменение коэффициент» скорости до горлового се. чення в решетке, обусловленное выпуском воздуха; сгк - скорость газа в горле прн нулевом расходе воздухе, Отнеся расход смеси Е у(Х )р Гг О,„О„+ 6, бе е 6Ое+ Ое к расходу газа при нулевом выдуве получим 6,„ьбр у(л „1,1 т, — — П,= — ' ар ар х!л,„,) т' г' (7.22) Как известно, уменьшение Л.в„приводит к уменьшению газодинамической конфузорности решетки (характеризующейся отношением Ь» /Х1). Поэтому на режиме Х»,„» 0,5 снижение р в решетке 10 при выпуске воздуха на спинку йроисходило особенно интенсивно; возможно при этом возникал отрыв потока (поскольку при б, = 0,03...0,04 Ье,„„0,025...0,03, что значительно превосходит влияние обычных потерь смешения).
где ЬСр б, — Ср — изменение расхода газа (основного потока) через решетку при выпуске воздуха; С, - расход охлаждающего воздуха, выпускаемого до горла. Подставляя выражения для у(А), получим после несложных преобразований ь-1 ьа — л„ вЂ” - !», — »,~„ -~-'~- †; — — 1И » » П - » 3 р+» (7.23) В качестве примера укажем, что для охлвж»)аемой решетки при твр С, 0,02, ЬФ, ° -0,01, отношении температур — ° 0,5 и значении 1»„„0,9 относительное уменьшение расхода газа Ьбр/бр 0,021, т. е.
приблизительно равно относительному расходу охлаждающего воэдухя. Другими словами, расход смеси чейез решетку лишь незначительно отличается от расхода газа на режиме б, = О. Выпуск воздуха иа спинку лопаток. При выпуске воздуха в тех же решетках на спинку лопаток о вар. РП потери возрастают в 2...3 раза интенсивнее, чем при выпуске на корытце. Например, в сопловой ре.
шетке 1 при В, 33; Л = 0,85 мм и С, = 0,02.„0,03 снижение в составило 0,012... 0„01 5 (см, рис. 7.12). Это объясняется повышенным уровнем скоро. сти и, следовательно, потерь смешения вблизи спинки. Отрыва потока в исследованном диапазоне углов В, = 20...33', по-видимому, не происходило, С уменьшением угла В, до 20' потери в решетке значительно снижаются. Это свидетельствует о целесообразности применения пониженных углов выхода щелей на поверхность спинки 6, < 20...25 . Полее детально влияние угла выхода отверстий или щелей на поверхность лопатки анализируется в гл. 8 (применительно к решеткам с заградительным охлаждением лопаток). При выпуске воздуха на спинку в рабочей решетке 10под углом 6, = 20' потери возрастали значительно интенсивнее, чем в более конфу. эорной решетке 1.
Так, из рис. 7.8 видно, что при С, = 0,02...0,03, Л 0,8...1,1 мм и Х~ = 0,85...0,93 коэффициент скорости снизился на Ьр,„„= 0,01...0,013. Это объясняется значительным перервсширением потока вблизи спинки и увеличением потерь смешения в рабочей решетке, !з» ть. Огащпггппьцоа нссдпдованид гпжвток пгп вьпттскв ВОздтха пз выходных промок ющ иа котьггцп лопаток При выпуске охлаждающего воздуха на корытце лопаток прн одновременном утонении выходных кромок потери в охлаждаемой решетке могут уменьшиться по сравнению с выпуском в кромку. Однако' надежность одностороннего охлаждения утоленной кромки снижается. Порто.
му может оказаться полезным выпускать дополнительно некоторое ко. личество охлаждающего воздуха нв спинке вблизи выходной кромки. Рассмотрим указанные способы выпуска воздуха вблизи выходной кромки на примере сопловой решетки 3. Исследовались варианты выпуска 1 и !У (см. рис. 7.1), а также доработанный вар. !У, а. Ыели в выходной кромке вар,1(Л =1,15ммр о» =2,8мм;а» = 20,!мм) были выполнены с еремычками,! Ь мм, 1, = 2 мм. В вар.1У выходная часть лопаток была прошлифована со сторойы корытца (при этом Л 1,4 мы; и» = 1 мм; Ь„= 0,3 мм), Для обеспечения прежнего расхода газа (основного потока) горловое сечение было увеличено примерно на 2»р и составляло а»» 20,5 мм. В вар.1У, а иа спинке лопаток вблизи кромки дополнительно был выполнен ряд отверстий перфорации (а„~ 0,8 мм; г 1,5 мм; 6,= 35').
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
