Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 38
Текст из файла (страница 38)
В этом случае коэффициент вторичных потерь (! 51) будет изменяться обратно пропорцио. нально их относительной длине, т. е. (8.28) ат где ь„-" ь„л/аэ — приведенный коэффициент вторичных потерь. При малой относительной длине лопаток (л/ат = 3...2) парные вихри начинают взаимодействовать между собой вблизи среднего диаметра проточной части, интенсифицируя вторичные течения н потери. В качест.
ве иллюстрации на рис. 8.21, а показана зависимосп, приведенного коэффициента вторичных потерь в плоской сопловой решетке от Хз, при разной относительной длине лопаток л/аю (Величина л/аэ изменялась путем изменения расстояния между отсечными пластинами). Видно, что значения Ь, полученные при б/ат 3,8 н 2,9 хорошо ложатся в одну кривую. С увеличением Х~, как известно, интенсивность вторичных потерь обычно сушественно уменьшается, Зто связано, с одной стороны, с увеличением газодннвмической конфузорности решетки, Кроме того. интенсивность вторичных течений и потерь, определяемая картиной течения в межлопаточном канале, после звпирания решетки нв околозвуковых режимах сохраняется примерно постоянной, в то время как располагаемая энергия потока увеличивается пропорционально Ц, .
При й/аз ~ 2 под влиянием взаимодействия вихрей интенсивность вторичных течений и приведенный коэффициент вторичных потерь ь существенно увеличиваются, Взаимодействие вихрей, как указывалось, может значительно усиливаться в решетках с повышенными потерямн нв торцевых поверхностях межлопаточного канала, в особенности при под. 169 йиат Л к с Рисуй с к лирс с к сд ь жг «» !Уб йб йз 1,5 1,1 1,1 12 $5 йб йу йб йр Лает Рис. 2.21. зависимость приведенного коафзипиента вторнчнмх потерь Ь т сат — от Лнд 2 н сопховой рмпсеке й) и в рабочей Рпвмке при радиапьном подтеканин воздуха перед репмткой под уГлйм ба = 152' РП теканни нли выпуске охлаждающего воздуха на этн поверхности, а также в рабочих решетках с большими угламн поворота потока, применяемых в современных высоконагруженных турбинных ступенях.
Во всех этих случаях вследствие усиления вторичных течений взаимодействие парных вихрей может наблюдаться уже при )т/ат 4...3. Перераспределение заградительной пелены на лопатках нод действием вторичных течений. При взаимодействии парных вихрей составляющие пнркуляцнонной скорости в средней по высоте лопаток части канала, направленные от спинки к корытцу, склалываются между собой и усиливаются. Как отмечалось, это может лрнвестн к увеллчению угл» потока на выходе вблизи среднего диаметра на 2...4'. Кроме того, в решетках с заградительным охлаждением лопаток под действием вторичных течений холодная пелена на спинке сносится к середине лопаток, где толщина ее может значительно увеличиться.
Иа корытце холодная пелена, напротив, сносится вторичными течениями к концам лопаток. Бо. лее того, горячие массы газа нз ядра межлопаточного канала пол действием цлркуляпионной скорости на срелнем диаметре переносятся к корытцу н разрушают заградительную пелену, Лед действием отмеченных факторов температура газа вблизи корытца как в соплоных, так н в рабочих охлаидавмых лопаточньтх аппаратах с высоким уровнем вторич. ных потерь может оказаться существенно выше, чеы на спинке лопаток. Характерное перераспределение гоншнны холодных пристенков у спинки и коралла лопаток под действием вторичных течений схематически показано на рнс.
8.22 а н в. При этом в рабочем колесе указанная температурная неоднородность поперек межлопаточного канала может значительно возрасти (по сравнению с ее значением в СА) под действием двух дополнительных факторов; г рис. . 2.22. С ема вторичных ~всский в оххаидаемой ступени: и хкн; е— ний в Са и РК; б - схема подтеканий в осевом асторе у ту е — схема вторичнмх течений в и па сопповых и разо. епихине вторичных течений на товнтииу хоход прист имх еиочнмх споев чихлопмках; ---- -с — рапкпа хоподимх пристеночимх сипев подтекання охлаждающего воздуха в осенен зазор между СА и РК на и нетленной перестройки потока вследствие дреифа х д оло ных м в относительном движении к спинке раследов эа сопловь<мн лопаткамн в от бочнхяопа о 1, ).
т к123 261. факто ов. Влияние подтекання охлажРассмотрим влияние обоих факторов. и е на вн т еннем диаметре на э ек ть т бинной ступени рассматривается в гл. 9. Здесь мы расом бочем колесе, Схема подтекания охлаждающего воздуха в яотненле осевого зазора с развитой поверхностью трения, мо й воздух имеет прн попадании в проточную ча мать, что лодтекаюшин сти с м и,/2, а в относительном двнже.
окружную составляющую скорости с,„п„,, а /2 направленную против вращения. ри ум нин - нса„= и„, н ля я ско н невелика; позутечках в к воздуха его радиальная составляюша рост х попадает в проточную часть, мож тому угол О, под которым воздух м его отно. О 150...1бб' (от направления скорости н); при этом его е лки РК. Это существенно усиливает ть нап авлена от кор а правлении вторичных течений у втулки . то нх интенсивность, ( ь ск) охлаждаюшего воздуха в проАналогнчные подтекання (выпус точ ную часть на периферяи (прн охлаждении пернферннных о вод !м точной части, в том числе вставок над рабочими лопатками) приводят к аналогичному результату: в относительном движении воздух имеет значительную составляющую скорости, направленную от корытца к спинка, т. е.
по вторичным течениям на периферии, Все это способствует усилению парных вихрей н концентрации холодных слоев вблизи спинки, а горячих — у корытца в средней части по высоте лопаток. В качестве иллюсграцин усиления вторичных течений под влиянием указанных подтеканнй воздуха на рнс, 8.2), 6 приведены экспериментальные данные, полученные в рабочей решатке (Вж~ 67 Вьэ=26', с„„„0,(6; != 0,75, "К 2) прн выпуске воздуха на входе через щель шириной!,5 мм под углом 9„= )50 .
Видно, что при подтеканян 6„= 0,0!5 вторичные потери в решетке выросли практически в два раза, При уменыленнн конфузарностн решетки, как это часто имеет место в корневых сечениях рабочих колес, влияние подтеканнй на увеличение вторичных па. терь может оказат'ься еще более значительным. Рассмотрим влияние второго фактора. В охлаждаемых турбвнах с интенсивным коивективно-пленочным охлаждением сопловых лопаток возникает значительная периодическая температурная н динамическая неравномерность потока в осевом зазоре, обусловленная снижением скорости н температуры газа в следах за нх выходными кромками. На рнс. 8,22, а показаны схематические треугольники скоростей в осевом зазоре ступени.
Видно, чта вследствие меньшей скорости более холодных слоев газа эа сопловмми лопатками они попадают в относительном движении в межлопаточные каналы рабочего колеса с составляющей скорости, направленной от корытца к спинке лопат'кн. Это вызывает дрейф холодных элементарных объемов газа поперек потока в относительном движении и приводит к нх концентрации у спинки рабочих лопаток, Наиболее горячие слои газа в ядре потока эа СА имеют как правило и большие скорости; в силу аналогичных обстоятельств онн попадают в межлопаточные каналы РК с положительным углом атаки, что приводит к нх дрейфу и некоторой концентрации у корытца лопаток Щ. Рассмотренное явление напоминает хорошо изученный процесс сепарации влаги в рабочем колесе турбины, работающей на влажном паре. Из-за малой скорости стекания влаги с саилавъи лопаток она попадает в каналы рабочего колеса в относительном движении со значительной со.
ставляюшей скорости, направленной от корытца к спинке лопаток, Это приводит к выпадению жидких частиц на спинку рабочих лопаток вблизи входной кромки н нх интенсивному зрознонному износу са стороны синяки. Под влиянием вторичных течений в РК с учетом нх интенсификации под действием холодных прнстенков на внутренней н периферийной поверхностях проточной чести, а также сепарации холодных слоев газа в относительном движении н» спинку рабочих лопаток температура газа вблизи «оръи на может оказаться на )00..Л50' выше, чем вблизи сииикн в средней по высоте лопаток части канала.
Аналогичная разность темпера. тур поперек межлапаточного канала в сопловых аппаратах, возннка. юшая под действием вторичных течений, по-внднмому, не превышает 20...50; Вмпуск воздуха через перфараэпна на тарцтюмх поверхностях меж Палаточных камалов. Заградительная пелена, которая выпускается на торцевм п в р е о е хностн межлопаточных каналов па входе в сопливой пинки. аппарат, под в н л янием вторичных течении сносится в сторону с тъ возДля зашиты участ кав с утаненной нлн разрушеннаи пеленои час вблизи го лового духа прнхо дится выпускать вблизи корытца, а также вб р сечения межлояаточных каналов.
Подобнын рас р д п е еленный выпуск охлаждающего воз х духа на торцевой поверхности межлопаточного канала ' приводит к значительно ббльшнм газодинамическим пот р выпуск на профиле. о ф . Это бъясняется тем, что помимо обычных потерь и ком нз-за толщения смеш ения выпускаемого воздуха с основйым потоком нз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
