Газодинамика охлаждаемых турбин. Венедиктов В.Д. (1014153), страница 45
Текст из файла (страница 45)
По мере удаления от входной кромки закрутка потока н градиент давления в потоке уменьшаются (до нуля при осевом выходе иэ ступени). В этих каналах поле центробежных снл, пз па-прежнему пропорциональных У, —, увеличивает расход охлаждающего воздуха.
Поэтому для обеспечения равномериога расхода охлаждающего воздуха по всем радиальным охлаждающим каналам необходима, чтобы давление воздуха на входе в охлаждающие каналы существенно превышало давление в осевом зазоре турбинной ступени на наружном диамет. ре. Это возможно только при подводе воздуха через пустотелый ротор. При выпуске воздуха в бандажированный радиальный зазор более целесообразно подводить охлаждающий воздух непосредственна к корневой части лопаток через закручивающий палаточный аппарат, расположенный под лопатками соплового аппарата (см. рис.
9.3, б). В этом случае выпуск воздуха производится обычно за уплотняюшимн гребешками, расположенными на бандажной полке со стороны входной кромки. Поскольку давление эа уплотнением близка к давлению эа ступенью рз, это обеспечивает потребный перепад давлений па тракту охлаждающего воздуха. Экспериментальные исследования проводились на турбинной ступени ! при выпуске охлаждающего воздуха в открытый радиальный зазор Ь р = 0,65 и 1,15 мм (б р = бр ззуз = 0,013 и 0,024); величина зазора изменялась подреэкой рабочих лопаток, Воздух подводился через пустотелый вал и не имел предварительной закрутки, Иэ лопаток воздух выпускался через Ю / г З 4 5 Р У г У 4РЮУз Рис.
у $8. Зависимость аап от 6~ в ступени ! при выпуске воздуха в открытмя репиепьпмй зезорз л = 2,7...2,4; — — — — — ел по формуле (4.24) л,—, ...,, три отверстия диаметром 2 мм в торце каждан лопатки '(см. рнс.. и . ). . 9.0 и 9.9). На рис. 9. !В приведена зависимость Ьц „(6,) для иссле22ованной ступени. Прн уменьшенной величине радиального зазора (о = 0,013) и 6, < 0,02...0,025 величина п„практически не изменяется.
йри 6, > 0,03 первичный КПД уменьшается приблизительно по линейному закону, причем экспериментальные кривые зквидистантны кривым (9,30), характеризующим снижение КПЛ только нэ.эа затраты мощности колеса на эа- кРУткУ воздУха (пУнктиРные линии).
Разность Ь0 „— 00 е = бпр„после заполнения зазора воздухом, очевидно, характеризует величину потерь в радиальном зазоре при отсутстнин выпуска. Иэ графиков видно, что заполнение радиального зазора охлаждающим воздухом происходило при 6, ~ 0,025. Это удовлетворительно согласуется с результатом оценки толщины пелены б„„в радиальном зазоре по формулам (9.27) н (9.20). Видно также, что потери в радиальном зазоре Ьррп при 6, = 0 с уменьшением параметра у = и/с„л значительно снижаются.
На рнс, 9.19 показана зависимость приведе~ного коэффициента потерь в радиальном зазоре ач (9.31) 4й;,„- Че р ат параметра у, (Величина бц „характеризует относительное снижение КПЛ ступейи на каждый процейт радиального зазора). При у - "0,55 значе. ние т! удав б летворительио согласуется с расчетным значением этой всей экспеличины, определенной по следующей зависимости, обобщающе э риментальные данные различных авторов Щ рнс. р.ю.
завиппсссть приведенного ковр-! фипнента потерь в рапналъном асторе ьйра-ьчр,,!!007р) стрч пт-1,7...2„4! ьр 0,0!3 н 0,024; ! — 0етаандамная ступень;2 — -. —. —. — — расчет по данным !! й 3 - ьаиданированная стгпень Чг 42 йа 42 Ра у где Ч „- КПД ступени при отсутствии зазора; г„з!и В 2 ат„/1„- безразмерная ширина выходного сечения на периферии. В соответствии с этой формулой ЬЧ, = 1 е — ' — и- птн )ьср Полученный результат косвенно говорит о том, что в большинстве случаев потери в радиальном зазоре исследовались в области оптимальных значений у = 0,5...0,55.
При пониженных значениях у = 0,3...0,4 величина Ьйр может уменьшаться в 1,5.„2 раза. По-видимому, это объясняется уменьшением степени реактивности на периферии. Прн увеличении радиального зазора (6 = 0,024) зависимость ЬЧ„(б,) аналогична предыдущему случаю, Оценкй по формуле (9,27) прн с н0,04...0,05 показывают, чта перекрытие зазора выпускаемым воздухом должно пролсходить прн Ов и 0,05...0,06, Ориентировочные значения приведенного коэффициента йотерь в зазоре ЬЧр„удовлетворительно ло. жатся на общую кривую рнс. 9.19. Вследствие уплотнения радиального зазора воздухом н уменьшения обычных потерь от перетекания КПД ступени увеличивается на величину пп Ь ЬЧтпп=(ЬЧрт~ Ь, пРопоРцнональнУю толщине пелены Ь,„.
Изменение первичного КЛД при выпуске воздуха в открытый радиальнын зазор можно оценить па очевидной формуле ЬЧ,„" ЬЧ„„„- ЬЧ, . (9.33) В зависимости от расхода воздуха значения уи других параметров первичный КПД ступени могут как уменьшаться, так и несколько увеличиваться. Реактивность стуленн нз-за уменьшения обычных утечек в радиальном зазоре при атом увеличивается практически пропорционально С,. Выпуск воздуха в обандаженкмй радиальный ашюр. Прн тщательном уплотнении обандаженного радиального зазора, малой предварительной закрутке воздуха на входе в ротор и выпуске воздуха за уплотняюшимн гребешками на бандажных полках в ступени преобладают затраты мощности н» закрутку воздуха ротором и первичный КПД снижается на 224 ЬЧ м ЬЧ,. Снижение эффективного КПД при отборе воздуха на охлажде- ние нз-за компрессора, в соответствии с (1.20), составит Т: ЬЧ,0 ЬЧ вЂ” Ч О,—, гр При тех же условиях и выпуске воздуха перед уплотняюшнмн гребешкамн воздух попадает в осевой зазор ступени н отдает свою энергию в рабочем колесе, что примерно компенсирует затраты мощности на закрутку воздуха ротором; поэтому первичный КПД практически не изменится, Эффективный КПД ступени с увеличением д, снижается на величину ЬЧгр =- Чс б, Т„'/Т;и т.
е. значительно меньше, чем в предыдущем случае, Таким образом, выгоднее выпускать охлаждающий воздух перед уплотняющнми гребешками. Воздух, поступающий в осевой зазор ступени, оттесняет горячие слои газа от бандажных полок, что благоприятно сказывается на нх тепловом состоянии, Конечно, при этом воздух выпускается в полость с давлением р1„йь рт м р, (при реактивности У,„0...0,1); поэтому соответственно должно возрасти его давление у подошвы замка. Это приведет к некоторому увеличению утечек воздуха через зазоры замкового соединения и потерь в проточной часпс у втулки.
Экспериментальное исследование проводилось на бандажнрованной ступени! (см. рнс. 9,8, б) прн различной величине радиальных зазоров по лабнрин 'тым гребешкам: а — Ьр! = Ьрт" 0,65 мм; б - Ьр! =2,! иб 2 0,65мм. Измерение давления на периферии в осевом зазоре ступени р,„н в радиальном зазоре между гребешками уплотнения р в зависимости от показало следующее. Нрн величине зазоров Ьр! = Ьрт 0,65 мм и О, > 0,02 охлаждающий воздух полностью уплотнял радйальный зазор и ра.'текался в обе стороны лабирннтнаго уплотнения. В случае Ьр! 2,1мм и Ь т = 0,65 мм при Оа > 0 рр, > р1,. Это указывает на то, что значительная часть выпускаемого воздуха попадала через увеличенный радиальный зазор Ьр! в осевой зазор ступени. Изменейие первичного КПД при указанных величинах радиальных зазоров в зависимости от с", показано на рнс.
9.20. Для сравнения на ри-- сУнке нанесены значениЯ ЬЧ р, хаРактеРизУюшне затдаты мощности на закрутку воздуха ротором. Видно, чта из-за повышенной начальной величины зазоРав (Ьр, = Ьрт = 0,65 мм) пРотекание зависимостей Ь Ч„(6,)пРнмерно такое же, что й в случае открытого зазора. Так вследствие уплотнения радиального зазора воздухом снижение первичного КПД при выи оке значительна меньше ЬЧ,! полное эапиранне зазора происходит при > 0,02. Зависимость приведенного коэффициента потерь в абандажениом радиальном зазоре от и/с, также показан» на рнс. 9.19.
Видно, что прн одинаковой абсолютной н™относительной величине радиального зазора потери оказались примерна в два раза меньше, чем в ступени с открытым радиальным зазором. Прн Ьр, = 2,1 мм н Ьрт 0,65 мм часть воздуха попадала в осевой 223 рнс. 1.26. Зависимое ь ьо„оз йв ~ в ступени 1 при вмпусие возааз дУха в обендаиевнмй Раднавь. нмй заюрс х, = 1,7...2,4; а - 6 1 = 6 1- 1,65 мм; Р Р 6- 6 1 " 2,1 н 6 1 0,65 мм Св бср "- 6 1 — — соэ9 П в~ Сс„ С,весввз+ См Сивс где 9 свс, (935) 9 - УГОЛ засжду ВЕКТОраапг СКОрОСТН Ссвс Н Сэ. ИЗ ЭТИХ СООТИОШЕНИй легко получим зазор ступени и отдавала энергию в лопатках рабочего колеса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
