Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 39
Текст из файла (страница 39)
а у евой нове хности эна' низ оэ к нергетического пристеночного слоя на тори р ' чительна усиливаются вторичные течения и втор ч рн. и ные поте Яля ориентировочной оценки дополнительных потерь, связанных с . выпуском воздуха через перфорацию на рц мож о жно использовать следующую эмпирическую формулу, полученную на основании обобщения экспериментальных данных р д ра й в я е СА эличной конфигурации, (8.29) ж ~ АС.(! — с со59,.), — — относительные расход сн где щ число зон выпуска' 6м н сы ой зоне; 9 — Угол междУ осыа отвеР и скорость выпуска воздуха в «ажд ~( 5 2 5 — эксперимеитальстия н векторам местной скоросп! газа )а ! 5 экспер нын каэффнцие фф шп (меньшие значения относится к выпуску воздуха до с езе шатки).
горлово го сечения большие - к выпуску в косом срез ре Из фо лы следует, что при выпуске воздуха а р н то цевую поверхч ирму л имн глами 9, к основному попасть с малой скоростью нли под больш у ма быть енно в зоне косого среза) дополнителъные потери могут г ь ~~ (2„.2 5] а . Для уменьшения этих иозначительными и достигать ~,„„„„., в терь следует уменьшать интенсивность заградйтельного ох а евых поверхностей сопловых аппаратов, усиливая их внутреннее кон.
вективное охлаждение, а та р кже п иыенять теплозащитные покрытия полок лопаток. Подтеканне воздуха «о стыкам папок лопатин. о ра во о ажд хл аюшего воздуха попадает в проточную часть в виде утечек по стыкам о п лок лопаток. Эти подтекания также привод е ь. На ис. 8.25 приведены иитенснфикапдн вторичных течении н потерь.
р р езультаты э сп ри к е ментального исследования вторичных потерь и * ха че ез п ямой соплавои ре щетке при подтеканин охлаждающего возду р в лизи щели шнрннан =, и " Ь = 0,45 м между стыкамн полок„проходящими б средней линии межлопаточного канала. е пот ь в е- Н а рисунке пунктирная крнная характеризует уровень потерь в р ели аже иа режиме щетке р п натсутствиищелн(Л =О). Прн наличии ше д С 0 н ущення плавности торцевой поверхнос и т н главное, м, из.за ар ль н связанные с ней чного перетекания основного потока через ше полости вторичные потери значительно увелич в .
р н аются. П н выпуске !ээ Ряе. 0.23. Влняннв подтекаяял яонттка яо етаткам мондт полкамн лопаток я ппямой еоплодоа Реететкв (шель ть 0,45 мм) через щель охлаждающего воздуха вторичные потери продолжают интен- сивно нарастать, О риентировочная велнчииа дополнительных потерь от лодтеканий по стыкам полок может быть оценена по следующей эмпирической формуле 4 „= (0,)5...0,2) /С,, где б, - относительный расход подтекающего воздуха. Для уменьшения подтекапий в большинстве современных турбин применяется блочная конструкция СА (каждый блок состоит из 2 илн 3-х лолаток), а также производится тщательное уплотненно стыков между полками. ГПАВА 9 О)(ПАжДАВМЫП тУРВИНЫ В настоящей главе рассматриваются гаэодинамнческие и кинематиескне особенности охлеждаемых турбин, а также дополнительные ри, связанные с охлаждением, выпуском и подтекаиием воздуха в точную часть.
Помимо дополнительных потерь от охлаждения лопачных венцов в ступени проявляются эффекты„связанные с вращением рошфора и относительным движеним венцов, наличием холодных прнстеночных слоев на втулочной и периферийной поверхностях проточной части н др. Учитывая значительную сложность картины течения в проточной части охлаждаемой турбины, многие эффекты, Связанные с охлаждением и выпуском воздуха, анализируется только на качественном, полуэмпнрическом уровне, ЭЛ.
ГАЗОДЛ)0АМИЧВСЖИБ Н КННВМАТНЧВСВИВ ОСОВВННОСТИ ОХДАЛО(АВМЬ(Х ТИВНН Особенности газодинамики. В большинстве случаев с целью быстрого снижения температуры газа н уменьшения числа охлаждаемых лопаточных аппаратов применяют высоконагруженные первые ступени (использующиеся обычно для привода высокооборотного каскада высокого давления ко прессора).
При этом, несмотря на высокую окружную скорость, значение параметра у = и/с„, в первой ступени получается пониженным. Оценим влияние окружной скорости, срабатываемого в ступени теплоперепада, а также параметров увУт на температуру газа в рабочих лопатках и за ступенью. При этом для упрощения потери в решетках, а также выпуск и подмешивапие охлаждшощего воздуха учитывать не будем. Из рассмотрения треугольников скоростей перед и за рабочим колесом можно получить следующие выражения для безразмерной тем. пературы торможения газа в рабочих лопатках и за ступенью: Т„- — е 1 — (1-тед)(2./1-Рт еотп!У-У )," (9 () а 2 -* 2 ет т - — -т +(1-2 )— т" '"2 6 где т = — — а — газодинамнческая функция т, соотвегстУа Г Рэ эя ~* е Ра вующая располагаеыому перепаду давлений в турбине ртlро', Ет -" сттс,я! 2й безразмерная скорость потока эа ступенью( с,„= г — г( та (1 - т, ) располагаемая скорость газа в ступени — сс та; ) с„,= 4жТ»: сь» -у; Осевую составляющую скорости газа эа ступенью можно определить из уравнения расхода Р!сьИ! = У»сьИ» в следующем виде ! с»с 1 1-т 1Е--Т с — 11ср — 1 /1-р апа — .
с Л» Окружную составляющую скорости газа и угол потока а» за ступенью можноопределить поформулам 1„1. Зооиснностн Т„, Т» и а» от у=и/ссс прн риписиоа степени реентиености Р, и постоннномтепиопеРепене (Асс-1Д) и етт. Т', = 1- (1 т„) (1 ф (9.5) с», с» тсаг " -» 9 с»о и'и»» — с» -у тс»!+ Р,с» где ит,»-- ', ' и1+у»-2у41- р, соса,. с, Зависимости 2„, 7» и а» от параметра у и/с,д лри различной степени реактивности ступени н постоянном теплоперепаде (соотвстствующем Р» Хш = 1,4; л, = — е — З,Т) приведены на рис.
9.1. Видно, что уменьшение Ре степени реактивности приводит к значительному сииженшо температуры газа в рабочих лопатках и меньше сказывается на температуре потока за ступенью. При постоянном теллопереладе в ступени Т„'и Т» с увеличени. ем параметра у заметно уменьшаются, С увеличением срабатываемого в ступени теплоцерепат(а (т, е. с уве- личением! - топ) безразмерные температуры торможения Т„' и Т» быст- ро уменьшаются. Зто наблюдается тшсже и в случае, когда увеличение теплоперепада производится при постоянной окружной скорости враще- ния, т. е, сопровождается некоторым уменьшением параметра у. Более наглядно это можно показать, приведя, например, формулу (9.1) к виду ! »т'! — р, со!а, Т =1- — д» ~ — — ' -1), е~ (9.4) и» 1й ст! где)1„= — = — (1 - т ) у» — безразмерный параметр, характери. ане зуюший окружную скорость в ступени; а„т " йТе .
Значения Т„', рассчитанные по этой формуле для случая Р, = 0 и а!= 20' при постоянной окружной скорости ротора (Х „= сон»1), приведе- ны на рнс. 9.2, а (сплошные кривые). Видно, что при Х„соп»1 увеличе. ние теплоперепада (что соответствует уменьшению у) сопровождается значительным уменьшением Т„, На этом же рисунке пунктиром нанесены значения () Тз е асс, Ю(с Рнс. Р.ьзетиинности Т„и Т» от и l с „ ,(е) н Т,„от Лед ЕР) пги настоенное оартссноа скорости ребосето но!нсе 1ат=тэ; 1'т З) (Рр ггус и 'е ГРРС!!Г у;у' Т К ям ьт 91 Лер 01 44 и/с с и При тех же условиях с увеличением теллолерепада температура газа за ступенью снижается заметно быстрее, чем в рабочих лопатках, На рис. 9.2, бв качестве иллюстрации приведены значения Т„,подсчитанные для начальной температуры газа 7~"= 1б00 К лри различной окружной скорости в зависимости от раслолагаемой приведенной скорости Хся Видно сильное влияние Х,н и и на величину Т„'. Ю Как было показано выше (см.
также (5, 14, 21]), в охлаж аемых шетк х а с толстыми профилями н выходными кромками, как правило, потери достигают максимальных значений в диапазон Х и 1...1 1. П 1 (и углах отгиба б 15...20 ) и, напротив, прн Аьл> 1,2...1,25 (и уг- лах отгиба б = О... T) потери могут значительно ионйэнться. Это также оказывает существенное влияние на выбор газодинамических парамет- ров ступени. В частности, значительное уменьшение потерь в диапазон вблюлалось в соиловых решетках, исследованных в гл. 5 е (см.
Рнс, 5.1!). Видно, что в решетке с д~ 0,2 н б . 0'лрн Х 1 3 п р г„р 0,05, т. е. заметно ниже, чем на дозвуковых режи- мах работы. Аналогичные результаты представлены и на рнс, 5.14: в сопловых решетках с малым углом отгиба на режимах )т = 1 3...1,4 потери снижаются до ~„р ~ 0,04. тзд» Как указывалось, с целью уменьшения Т,", целесообразно применять пониженную степень реактивности в первых ступеня рбин газогенера. торов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
