Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Ят Ряди $„2 С в = 0 015...0,02 практически такие же, что и прн выпуске через все ряды 1..,10 б. - О,О2...0,04, Выпуск воздуха на корытце, а также непосредственно на входной кромке практически не влияет на эффективность решетки, что объясняется невысоким уровнем потерь смешения и повышенной работоспособ. постыл воздуха, выпускаемого в зоне низких скоростей основного потока. Это наглядно показано также на рис. 8.14, в,на котором приведены значения ф в решетке 1.1 при выпуске воздуха через перфорапниз на различных участках обводов проФиля. Из рис.
8.14, б видно также, что с увеличением йз снижение ф н Ч в решетке с выпуском воздуха на передней части профиля значительно замедляется. Так, при бв = 0,085 и Лд ° 0,6 снижение КПЛ бц,„„= -0,025; при Л„л 0,95 бл,„„-0,012. Это объясняется, с одной стороны, увеличением койфузорности течения в решетке с ростом Л~ . С другой стороны, при Л, >0,8...0,85 решетки практически запнратотся, т. е. скорость на передней частн профиля и, следовательно, потери смешения при выпуске воздуха оста!ется постояннымн, в то время как располагае- маЯ знеРгиЯ газа возРастает пРопоРЦионально Л1эа.
Аналогичные РезУль- 17$ $.14. Херэктериспцси Рецхрки 14: е — зависимость расхода воздуха чрез перфорации от Р еЬ вЂ” — Расчет при теэ = 1 - расчет при 1 „Е В,б„— о — о — — зксперимевт; б — зависимость б р эха и В ц ээ от Ои' в — ээ- ВИСИМОСтЬ Е От Ва ПРИ ВЫПУСКЕ ВОЭДУХа ЧЕРЕЗ РаЭПИЧВМЕ РВЛЫ Псрфараипв '1Ч ети Решена Е Решетна Ф р ар Рис. 8.45.
зависимость 4 Фохх и 4 Чоха от Св в Решетке 2 таты были получены и при всех других вариантах перфорации решетки 1 (см. Рис.8.20). Результаты исследования решетки 2 приведены на рис, 8.!5 (сплошные линии соответствуют расчету при т„з ° 1). Видно, что выпуск воздуха иа входной части профиля и па корытце (ряды 6...16) приводит лишь к ие. значительному снижению эффективности решетки. Выпуск воздуха на спинке в зоне косого среза (ряды 1...5) приводит к существенному снижеяию коэффициента скорости тр и КПД решетки: прн выпуске сх, 0,01 величина бз) „ы-0,015. Расчетные и экспериментальные результаты хорошо согласуются между собой, это указывает на отсутствие отрмва иа спинке при умеренной интенсивности выпуска воздуха.
Рассмотрим результаты исследования решетки 4- Как видно из рис. 8.16, а и табл. 8,4, в решетке 4Л производился интенсивный выпуск воздуха на передней части профиля (10 рядов мелкой перфорации би 0,5 мм; 1„" 1мм; (о! = 0,01; 8, = 45-90'). Согласно расчетным оценкам, умеренный выпуск воздуха в этой зоне не должен приводить к повышенным потерям. Однако экспериментальное исследование показало, что при выпуске воздуха в зоне рядов 3...5 (О, 50...90') на спинке возникал отрыв потока и потери значительно возрастали по сравнению с расчетом. Отрыв потока в решетке 4Л возникал даже на режиме Йв = 0 под влиянием леретечек рабочего тела через полость перфорации. Это хорошо видно иа рис.
8Лб, б(верхняя кривая на левом графике относится к лопаткам без перфораций). Видно, что под влиянием перегечек и отрмва потока коэффициент скоростя 0 уменьшался на 0,03...0,05. Выпуск возду. ха только на спинке через' ряды 1...5 приводил к снижению 0 на 0,02„.0,025 уже при 6~ = 0,91 ...0,015 (см. правый график на рис, 8, 16.
0)- В варианте 4,4 ийтенсивность выпуска иа входном участке спинки была уменьшена (в рядах 2...5 зр„и 0,5 мм; 1„3 мм; г! = 0,0033). Это привело к исчезновению отрыва на входном участке спинки и резкому уменьшению потерь: при выпуске через ряды 2...5 В' = 0,01...0,015 бзр „ы 0,002. Дополнительный выпуск воздуха через ряд 1 крупной перфорации (д„1,4 мм", 1„3 мм) на спинке профиля приводил к снижению коэффициента скорости еще на 60,„„0,005. В варианте 4.2 (5 рядов отверстий иа спинке в косом срезе т(„и0,5 мм; 1„3мм; 0! 50') выпуск воздуха приводил к заметному уменьшению !Ээ 91 Решетла 91 сР 0,90 099 ау 0,4 ар иб !(9Л, О 1 Р Збю% Рис.
!.!4. Схема решетки 4 (а) и экспериыеитзиьиые хор актертктики решетки 4, ! (а)! 4.4 — завитка без перфорации; 4,! ...4.4 - аариаиты решетки с раэиичиой перфорацией 0 примерно одинаково лрн значениях Лии х 0,6...0,94. Так, уже при 6 = 0,01...0,015 Ьр „х ы -0,005. Влияние угла выхода отверстий на спинку 8, было исследовано на решетке 4.3 (5 рядов на спинке т(и и 0,66 мм; 1„3 мм; 9, 83; 4!' и 26'). Из рис. 8.17, а, в частности, видно, что с уменьшением 8, снижение при выпуске воздуха существенно замедляется. Дри уменьшении 9, от83' до 26' снижение КПД решетки при выпуске воздуха на спинке замедляется в 2...2,5 раза. Поэтому в случае выпуска воздуха на спинке лопаток целесообразно применять углы 0, < 20...25'.
На рнс. 8.17, б цриведеиа зависимость бц,„„от угла выхода отверстий на поверхность лопаток 8, при давлеийи в полости перфорации р,е 1,03; при этом 6, 0,02. Видно, что удельное снижение КПД решет- 4$! тзвиивз во Рсшстиа Кз с,"0= В.б Ь"В Одохпв ст ка Сз,зкс. и Овзхп.р ~аз я -асуу 1,63 1РЗ 1,63 1,63 цп !дв 1,05 1Д5 О,оз 0,95 1,1 0,95 1,1 0,05 О,зз О,З7 6,41 0,15 1,М 6,14 0,20 0,40 1,05 0,017 0,019 о,аот 6,029 о,аов о,оаб 6,612 0,024 4„5 З,1 2,7 5,0 2,1 2,5 2,З 0,613 0,617 в,ваб 0,020 6,0ОВ О,оаб 6,612 о,оз 0,014 6,015 0,005 0,629 6,067 0,605 вйп ОД22 з з,7 4,2 1,5 1,7 2 зд 3,5 2,1 4,2 1,4 1,4 1,в 1,1 2 з 4,3 5 б 7 в -8175 Решгптип 7 и ваези 7 Рг, г сз,рз Н 807 агар 85 з(ид)' — зп! ~ 867 84; 800 'О 41'.
с В.!7. Характернстюсн репсетки 4.3 при Ь~ 0,7..Л,Озс с-м мо. Оаохпиочзхпотоз16-зависимостъбво„пот аз пвивза-103, б - вш;: 'Ф охп с ва * з а Равич при Сзс 1.-- - — — РасчЕт При С' Е 0 б в ки 4.3 при выпуске воздуха на спинке в заннсимости от угла О,может составлять 80 = " 1,0...2,5. Че~ На рис. 8Л7 видно хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных.
Это свидетельствует об отсутствии дополнительных потерь в решетке, н частности, об отсутствии отрыва на спинке в зоне выпуска, что объясняется относительно резонны расположением отверстий в рЯду л малой интенсивностью выпуска (Гх = 0,028; см. табл. 8.4), Исследование сопловых решеток 3 и 5 показало, что вследствие выпуска воздуха в зоне невысоких скоростей основного потока снижение коэффициента скорости ср и КПД О р в них относительно невелики, С увеличением !с~ потери, связанные с выпуском воздуха через пеРфоРацню„заметно Уменьшаютса. Зависимости Об,„„от Хт в этих решетках прн давлении в полости перфорации р',о 1,03 показаны на рис.
8.20", некоторые результаты расчетов приведены в табл. 85. Исследование рабочих решеток. решетка 6 соответствовала периферийному сечению рабочего колеса, умеренная перфорация входной кромки (см. табл. 8.3) обеспечивает невысакни уровень дополнительных потерь, связанных с организацией заградительного охлаждения, При давлении в полости перфорации р,', = 1,05 относительный расход воздуха составлял в условиях эксперимента 6, м 0,015, а снижение КПД решетки в диапазоне Л~ = 0,85...0,9 не превышало 88,„„-0,006 (см. рис. 8,20 н табл. 8.5). ч,ючеиви й и Ь ч „в иссиазвпм зж ревипках Экспе иментальньсе характеристики решетки 7, соответствующеи среднему сечению рабочего класса приведены на рнс..
° а р у спер можно видеть, что при выпуске воздуха в эона нулевой линии тока 3 О = 90' и бз = 45') потери практически отсутствуют, поскольку в (рЯД,, = ' и бз, = те и смешения это зоне й скорость основного потока и, следовательно, по р неэ чн 1 еэначнтельиы. При выпуске с"в м 0,02 через все ряды рф р я пе о ациив этой решетке изменение КПД прн Лр 0,8...0,9 составля О,„з, 2. ет 8 -0 012.
Характеристики решетки 8, соответствующей корневому сечению рабочего колеса, приведены на рис. 8,19. На рис. 8.19, а показаны зависн- сР 4 896 1 0,97 894 0 Р,» РВ СЗ,Уз 5 г сь,95 -ар! Рпсаз 2..7 -йрг ВЛВ. Эксперпментапзкме характсристнкп решзткк с к7с В б - мвиспмости Фсхп " в ь 6 от с -при вмпуске воздуха через разпичные ряды переори!ни! 1...5 е зааимсзсосчз оп сз от аз а прн Вмпуске через Рпды 1 " Рсотетси о !р Ору Оо 47 Оз 09 л Р ! 7КВ Ю Рис.
Э.1К Экспернментмъные хзрзкмристикн ранетки Н е — ззвисимссть Ч от Лз н при аз 6; б — ззвисимостз Ч от Ьез при выпуске возкухз через резвкчные рвам отвсретий;Е -ЗЗВИСнмстть Р Е „„отЛЗ,„пРи р „о 1,15; — рзсчет! оД— зксперимент,— е — е — е- — зксперимеит в реметке ре мости О (Хнн) прн Се О. Видно, что иэ.эа низкой степени конфуэорнасти и эначительнага возрастания скорости на спинке, потери, связанные с перетеканиями на режиме С, - О, приводят к снижению коэффициента скорости 1р примерно иа 0,005. Иэ рис. 8.19, бвидно, чта лри выпуске воздуха через ряды 2...3 (О, 90', ы, 45') в зоне выпуска, по-видимаму, возникал отрыв потока: экспериментальные значения бе „оказались ниже расчетных (сплошная линия).
На рис. 8.19, е показано изменение бтр,„„ло Х~ в решетке 8 при р',о= 1,05 и выпуске воздуха через ряды 2...3 и через рядм 1...4. Видно, что вследствие указанного отрыва вбяиэи рядов 2...3 зкслеримен. тальные значения ОО,„, лежат заметна ниже расчетных зависимостей (сплошные ливии), На этом же рисунке приведены результаты испытания решетки 8а, полученной нэ решетки 8 путем уменьшения угла установки лопаток Т на 4, вследствие чего ее конфуэорность возросла до К 1,7 (вместо К - 1,3 в решетке 8).
Кроме того, в зоне нулевой линии тока был сделан дополнительный ряд отверстий (с1п и 1,!5 мм; 1„9 мм; О, 90; ыт = 45'). При выпуске воздуха через этот даполнительйый ряд потери практически отсутствовали. Потери лри выпуске воздуха через все 5 рядов отверстий н р',е = 1,05 оказались намного меньше, чем в решетке 8; их величине удовлетворительна совладает с расчетнымн значениями.
1М В ряде сопловых и рабочих решеток измерялось также давление за ными кромками. Оказалось, что умеренный выпуск воздуха через „-„фо ацню иа передней части профиля практически не влияет а чину кромочнага давления н следовательно, кромочные потер ' чие от распрелеленного выпуска через пористую оболочку). Это можно : объяснить малой толщиной пограничного слоя и значительной конфу. варн ос ю пастью течения основного патака в месте выпуска на передней части профиля. Структура пограничных слоев на астальнои части обводов ро главное, вблизи выходной кромки прн одинаковом состоянии внешнего потока и прочих равных условиях определяется и первую очередь ха:ра тр к е истиками обтекаемой поверхности (ее кривизной, шероховатостью хн и ' идр. нс а .) л бо зависит от системы струек воздуха, вылускаемы ' а ередстановить .
ней части профиля. По-видимому, по этой причине не удалось ус заметного влияния выпуска воздуха через перфорацию на уровень дол ельных потерь при выпуске охлаждаюшего воздуха из выходных кромок. Испытания ряда солловых н рабочих решеток при комб ирин ованной (канвективно-лленачной) схеме их охлаждения показали, что при анализе их газодинамической эффективности выпуск воздуха через перфорацию на передней части профиля н из выходных кромак можно рассматривать независимо друг от друга. Конечно, при интенсивном заградительном охлаждении спинки и равномерно распределенном выпуске воздуха по всей ее поверхности влияние выпуска на структуру пограничного слоя может оказаться существенным. Например в (24], при экспериментальном исследовании теплоотдачи к поверхности спинки в рабочей решетке в условиях, близких к натурным, было показано, чта распределенный выпуск воздуха может приводить к интенсивной и более ранней турбулизации пограничного слоя на спинке по сравнению со случаем гладких сплошных попато; точка к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
