Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Относительная площадь отверстий перфорации Ф„=г„!г"„ ~ 0,015. на рис. 7ДЗ, а приведены зависимости коэффициента скорости е от Хна при б, "- 0 для всех трех вариантов, Видно, что в вар. 1У вследствие утонения выходных кромок величина Ч возросла на Ье = 0,0!2...0,015, что несколько превосходит ожидаемое значение ЬВ ~ 0,01. Это объясняется повышенными кромочными потерями за лопатками вар. 1, имевшими плохо закругленную форму кромки. Дополнительное введение перфора.
ции на спинке в вар. 1У, а несколько понижает значение Ф (в особенности при Хъ„> 0,8), из.за перетекания газа с корытца на спинку через.отверстия перфорации. При Хъ„> 0,8 коэффициент скорости для всех вариан. тов начинает заметно снижаться, что объяснжтся значительным перерасширением потока и возникновением волновых потерь вблизи спинки из-за ее повышенной кривизны. При выпуске воздуха иэ выходных кромок (вар. 1) в зонах щелей с увеличением С, величина В сначала несколько возрастает, далее уменьшается, а затем начинает увеличиваться.
За перемычками величина е снижается, Это объясняется отрывом потока на гранях перемычек, Рескеегхе .Р у г г а Уср ЬРР рис. уяз. Экспариммнахькме химкмри. сакки рахсески Э П, )У и (уа - вихюисм вмоуска).' 4-ммкчососшчосйгсхкри пв Е) амвисихсосси Е ос ба ври знатока восауха в кромку (!) ихи иа кормчие ((У);— - в кае имме — — — — са перемычкой', о — мвисимоссь Е„, ос д„иис вмиуска воадуха по вар, 1, )У и (У, а у 48,% вследствие чего кромочное разрежение и кромочные потери в этой зоне возрастают.
В случае выполнения кромки по вар, (У уже при (х, ° 0 изменение 1р по высоте лопатки немонотоино; эа перемычками значение ср несколько возрастает, в зоне выхода щелей на корытце — умеиьшаегся. Как указывалось, зто объясняется дополнительными потерями прн обтеканяи уступа. В среднем за усгупом величина е оказалась примерно на 0,3...0,35% меньше, чем за перемычкеми, что соответствует величине ь у = 0,006,.0,007 н гс, * 0,08. Это хорошо согласуется с данными, представленными на рис.
7.!. Вследствие конфузорности выходного участка в ре. щетке 3 вар. (У (а~(ег 1,02) отрыв потока на уступе локализовался в пределах межлопаточного канала, При выпуске воздуха через щели на корытце величина 0 в зонам щелей снижалась заметно интенсивнее, чем в вар. 1. Это объясняется пре. валирующнм влиянием потерь смешения. Кромочные потери при этом также несколько уменьшаются, однако нз-за их невысокого исходного уровни зто слабо скаэываегся на протекании завнсиыосги р Ф,), За перемычками величина Е изменяется незначительно, На рис. 7.13, 6 показана зависимость 0 (6,) в зоне щелей н за пере. мычкаыи для вар.
1 и!с'. Видно, по в зоне щели вследствие более значительного снижения 0 прн выпуске воздуха на корытце кривые лля обоих вариантов сближаются; при сх, = 0,035...0,04 кромочные потери в вар, 1 !ы лишаются практически до нуля, и величина 0 становится примерно кой же, что н в вар.!ч. За перемычками ислчцствие указанных выше причин разница между чениямн 0 прн увеличении сх, заметно увеличивается.
Поэтому значе. иил йср (осРедненные по высоте лопатки) длЯ ваР. 1 и! х изменЯютсЯ пРактически зквиднстантно (сы, рис. 7.13, в), В среднем можно принимать, что переход к выпуску на корытце при одновременном утоиеиии выходных кромок по вар. (У привел к увеличению коэффициента скорости на Ьср 0,012...0,015. Следует отметать, что в более совершенных конструкциях (например, при малом количестве хорошо обтекаемых перемычек, тонких стен.
ках щели и т. д.) аналогичный переход к выпуску воздуха на корытце привел бы к меньшему выигрышу. Вмигрыш может оказаться незначи. ' тельнмм и в решетках с диффуэорносгъю выходного участка межлопаточного канала, поскольку, как указывалось, вследствие возникновения отрыва потока на уступе обтекание выходной части профиля будет примерно таким же, что н при выпуске воздуха в кромку толщиной сгг + Л + Ь . На рис. 7ЛЗ, о приведены также данные, полученные при выпуске дополнительно некоторого количества охлаждающего воздуха через пер. „форацню иа спинке по вар. 11(, е, что замегно снизило значение 0,„.
Однако при б, 0,02...0,03 величина 0 остается по-прежнему на 80 0,008... 0,006 выше, чем в исходной решетке с выпуском в кромку. Зто указывает . на целесообразность выпуска воздуха прн высокой температуре газа по вар. 1У, е. Анало ччные результаты получились и при сравнительных исследованиях трансзвуковых сопловых решеток 5 н 7 (см. табл. 7,1), различа. ющихся лишь формой выходной части профиля. В решетке 5 воздух выпускался через щели в выходной кромке (Л 0,8 мм; дг 2,5 мм„ аг - 20,6 мм). В решетке 7, полученной из решетки 5 прошлифовкой лопаток по корытцу (вар.
1Ч; рис. 7.!), воздух выпускался через шелн в карманынакорытце(Л 1мм;Фг 1,1 мм; еэ 21,5 мм), При Х~ < 1,15 и О, 0 коэффициент скорости 0 в решетке 7 увеличился иэ-эа утоления выходных кромок на ЬФ 0,007...0,01. На режимах Ььх = 1,2..Л,З влияние кромок, как указывалось, уменьшается и величина Ф в обеих решетках примерно одинакова В решетке 7 картина обтекания уступов в зоне выхода щелей иа корытце, величина дополнительных потерь и характер нх изменения при выпуске воздуха оказались практически такими же, как и в решетке 3, вар. (У.
При выпуске воздуха С, ° 0.„0,025 н Агах = 0,8...1,3 коэффициент скорости 0 нз-за влияния потерь смешения несколько понижался. Пля уменьшения потерь смешения необходимо, чтобы течение вдоль корытца сохраняло конфузориый характер, а при сверхзвуковых режимах работы скорость в эоле уступа оставалась дозвуковой. В частности, в решетке 7 прн0,9 < Х~ < 1,3 скорость в зоне уступа составляла )с „- 0,7, поэтому потери смешения в ней были незначительны. Проведенные экспериментальные исследования охлаждаемых решеток показывают, что утолщение профилей и выходных кромок в охлаждаемых решетках привело к увеличению профильных потерь на ре- гээ жимах С, 0 в среднем на бЬ 0,01...0,02.
Наличие на поверхности лопаток щелей или. отверстий для выпуска воздуха, в том числе в выходных кромках, лри отсутствии выпуска или леретеквний гвэа не оказывает влияния иа эффективность решетки (если только при этом не нарушается существенно плавность обводов профиля), При выпуске охлаждающего воздуха эффективность решетки изменяется под влиянием: возникновения потерь смешения воздуха с основным потоком, добавления в поток эяергии воздуха„иэменеяия профиль. ных потерь и возможного отрыва потока (при выпуске иа корытце или спинку лопаток). При выпуске в выходную кромку с увеличением С, коэффициент скорости 0 сначала заметно увеличивается, затем уменьшается, а при повышенных значениях С, начинает интенсивно возрастать, что объясня. ется соответственно превалирующим влиянием: уменьшения кромочных потерь, возрастания потерь смешения, возрастания вносимой с воздухом энергии.
Наиболее значительно коэффициент скорости изменяется лри выпуске воздуха в тех решетках и нв тех режимах работы, при которых велики исходный уровень (при С, О) кромочного разрежения или волновых потерь. При С, = 0,015...0„025 и относительной скорости выпуска с, = 0,5...0,3 КПД охлаждаемой решетки может уменьшиться на бл,„, 0,02...0,04 по сравнению с его значением в аналогичной неохлажлаейой решетке с т онкой выходной кромкой. Для уменьшения потерь, связанных с охлаждением, необходимо уменьшать потери по тракту охлаждающего воздуха (повышать с,)„применять утопленные хорошо обтекаемые перемычки и сокращать их количество.
При умеренной температуре газа в конфуэорных (сопловых) решетках целесообразно применять выпуск охлаждающего воздуха на вогну. тую поверхность лопаток вблизи утоненкых выходных кромок (если при этом обеспечивается их надежное охлаждение); зто может привести к снижению дополнительных потерь от охлаждения в решетке на Л~,„„0,01..0,03. При выпуске воздуха на спинку лопаток дополнительные потери возрастают особенно интенсивно, что связано с повышенными потерями сме.
шелия и возможным отрывом потока. Для уменыпения потерь при выпуске воздуха на спинку или корыто угол выхода щелей не должен пре. вышать соответственно 8, = 20...25' и О „- 30...35'. ГЛАВА 8 РЕШЕТКИ С ЗАГРАДИТВИЬНЬ1М ОХЛАЖДЕНИЕМ В современном высокотемпервтуриом газотурбостроеиии широкое распростр анение получили системы заградительного (пленочного) охлвжффективны. Они еи я. Такие системы относительно просты и весьма зффе позволяют легко улучшать и оптимизировать охлаждение донато беэ к значительного изменения их конструкции.
Наиболее часто нв практике меняют комбинированное, конвектнвио.пленочное охлаждение эле- ментов проточной части. Сочетание внутреннего коллективного ох аечении воздуха через внутренние квиапы лопатки с загради- тельным эффектом пелены обеспечивает высокую глубину и падеж с но ть охвд л ж ения при умеренном расходе охлаждающего воздуха, Различают три основные способа выпуска воздуха р нв иове хность лопатки: равномерно через пористую внешнюю оболочку лопатки р или че ез слоистую оболочку типе „лвмилой"; при этом обычно скорость воздуха мала(, ~св с, (Р / К 1) и направлена к обводам профиля под углом 0,~90', дискретно; ч р к е но через регулярно выполненные отверстия(перфорвци ) - < -'80' внешней оболочке лопатки; при этом обычно с, 1 и 8, в виде пелены через шеля, расположенные вдоль обраэухллнх перв лопаток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
