Файл: Жаров Г.Г. Судовые высокотемпературные газотурбинные установки.pdf

инков, либо по полученным в Институте теплотехнической физики (ИТТФ) АН УССР 163] эмпирическим зависимостям

ходная кромка) используют решетки. Коэффициент гидравлического сопротивления таких решеток определить трудно. В первом при­ ближении его можно определить по уравнению, полученному экс­

находятся и в поле действия центробежных сил. К тому же скорости охлаждающего воздуха в них могут на некоторых участках доходить до критических. Все эти факторы оказывают влияние на гидравличе­ ские сопротивления тракта охлаждения. Поэтому учет влияния теплообмена, вращения и скорости охлаждающего агента на гидрав­ лические сопротивления является необходимым.

Нагрев (или охлаждение) воздуха в охлаждаемых узлах турбины приводит к изменению его плотности по длине канала, что в свою очередь влияет на изменение скорости и соответственно на изменение коэффициента гидравлического сопротивления.

Потеря давления воздуха вследствие теплообмена в канале может быть определена по зависимости

турбины, потеря давления будет всегда положительна, при охлажде­ нии воздуха — отрицательна.

Если скорости охлаждаемого воздуха невелики (М •< 0,3), коэф­ фициент сопротивления трения при турбулентном режиме течения практически не меняется и может быть определен обычными спосо­ бами. При 1,8 - 10 3 < Re < 1-10* в охлаждающих хвостовиках ра­ бочих лопаток коэффициент трения может быть определен по формуле

потока на коэффициент сопротивления трения. Предложенными

потока, диаметров каналов и др. Увеличение гидравлического сопро­ тивления за счет вращения в основном связано с усложнением усло­ вий входа и выхода. Если вращающийся канал расположен парал­ лельно относительно оси, то падение давления в нем из-за вращения определяется добавкой, которая возникает от действия центробеж­ ных сил (ЦБС) на сопротивление входа и выхода. Если же канал расположен под некоторым углом к оси вращения (радиальные ка­ налы в лопатках), то к изменению сопротивлений на входе и выходе добавляется изменение давления за счет действия ЦБС на воздух в канале охлаждения.

Гидравлические сопротивления за счет действия ЦБС на входе и выходе всегда вызывают уменьшение давления охлаждающего воз­ духа, действие же ЦБС на воздух сказывается по-разному.

давлення в канале от действия центробежных сил может быть вы­ ражена как разность

Apz — Арг — Арц ,

где АрГ — потеря давления на преодоление гидравлических сопро­ тивлений входа и выхода за счет действия ЦБС;

Ари — изменение давления потока за счет действия ЦБС.

Если направление движения охлаждающего воздуха противо­ положно действию ЦБС, то суммарная потеря давления от действий ЦБС выражается как сумма

Лр2 = Лрг -|- ApI V

В первом случае ЦБС как бы помогают движению воздуха и тем самым снижают гидравлические сопротивления, во втором случае — наоборот.

Величина изменения давления потока за счет действия ЦБС мо­ жет быть выражена уравнением

Вторая составляющая Дрг может быть определена при оценке гидравлических сопротивлений. Коэффициент гидравлического со­

— при входе воздуха из камеры в корпусе и выходе в полость

— при входе воздуха из камеры в роторе и выходе в такую же вращающуюся камеру

•ф = 1 — 0,075/С + 0,085/С8 ;

—при входе воздуха из полости во вращающемся роторе и выходе

внеподвижную камеру в корпусе

Поскольку эти зависимости получены экспериментально для коротких каналов, то авторы рекомендуют пользоваться ими для длинных каналов в определенных пределах. При оценке сопротив­

можно использовать формулу (430), а для сопротивления выхода — формулу (431).

Чаще всего в системах охлаждения воздух движется со сравни­ тельно небольшими скоростями (М << 0,3). Однако в таких элементах охлаждаемых газовых турбин, как выходные отверстия дефлекторов, монтажные зазоры хвостовиков, решетки (выходные кромки лопаток), и в относительно длинных каналах для подвода охлаждающего воздуха скорости могут достигать значительных величин, близких к критическим. В этом случае можно учитывать зависимость коэф­ фициента сопротивления от числа М, т. е. сжимаемость потока. Коэффициент гидравлического сопротивления может быть определен по зависимости из работы [27]

Зная параметры потока, можно определить давление на любом участке канала с учетом сжимаемости потока по формуле

Гидравлические сопротивления в осевом зазоре между боковой поверхностью ротора и корпусом турбины зависят от многих факторов. Основными из них являются:'

—конструктивное оформление зазора между ротором и корпусом турбины;

—вращение диска;