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

под воздействием вращения ротора, поэтому ими можно пренеб­ речь.

При проектировании и создании охлаждаемых дефлекторных лопаток важной характеристикой является их пропускная способ­ ность. Обобщенная экспериментальная зависимость пропускной способности охлаждающего тракта исследуемых лопаток при подо­

сопротивлений участков системы охлаждения дефлекторных лопаток позволяют рассчитывать уже готовые лопатки и проектировать ка­

вещества (в первую очередь воздух), так и жидкости (преимуще­ ственно вода). Гидравлические сопротивления таких охлаждаемых лопаток зависят в основном от местных сопротивлений.

В канальных лопатках с прямым протоком воздуха гидравличе­ ские потери состоят из потерь на вход в каналы охлаждения, потерь на трения в длинных каналах и потерь на выход воздуха в проточную часть. В канальных лопатках петлевого типа (см. рис. 50 и 51) к выше­ перечисленным потерям добавляются потери, связанные с поворотом потока, и потери из-за слияния и разделения потоков. Естественно, что гидравлические потери лопаток петлевого типа будут больше, чем у лопаток с прямым протоком воздуха.

ждают, что гидравлические сопротивления указанных лопаток раз­ личаются на 50%, другие считают, что в два раза больше. Однако хорошо известно, что увеличение гидравлических сопротивлений зависит от отношения угловой скорости к скорости движения потока

втракте охлаждения. Особенно это сказывается при использовании

вкачестве охлаждающего агента воды и при наличии местных сопро­ тивлений. Многочисленные эксперименты, проведенные в этой обла­ сти, показывают, что характер течения жидкости во вращающихся каналах несколько иной, нежели в неподвижных. При больших отношениях ulv в потоке появляются сильно развитые вторичные течения, которые сильно искажают основной поток. Иногда в ка­ нале возникают ярко выраженные циркуляционные течения, на­

противлений водяного тракта охлаждения ротора турбины при ее вращении. Вода подводилась через специальные каналы по центру вала через диск турбины к камере смещения, откуда поступала в охла­ ждаемую лопатку. Отвод воды осуществлялся через каналы в диске, специальные каналы и отверстия на поверхности ступицы. Движение

В работе экспериментально получена зависимость коэффициента гидравлического сопротивления ротора в зависимости от относи­ тельной скорости ulv:

С = і.об (-=-)'•*.

Авторы отмечают, что поскольку наибольшее влияние на гидрав­ лические сопротивления оказывают местные сопротивления, а испы­ танный ими ротор характеризуется большой концентрацией послед­ них, то полученная зависимость характеризует максимальные ги­ дравлические сопротивления для подобных трактов охлаждения.

Для сравнения приведены графические зависимости £ = /

по экспериментальным данным, полученным по опытам Феттингера. Последние характеризуются испытанием ротора с меньшим коли­ чеством местных сопротивлений и могут в известной степени служить низшим пределом значений гидравлических сопротивле­ ний.

I 79. Расчет систем

гидравлического сопротивления

Система охлаждения газовых турбин пред­ ставляет собой широко разветвленную сеть последовательно и па­ раллельно соединенных элементарных гидравлических сопротивле­ ний, которые значительно различаются по абсолютной величине. В зависимости от распределения воздуха по каналам воздушные системы охлаждения газовых турбин могут быть разделены на три основные группы [63]:

—последовательные, в, которых воздух последовательно про­ ходит через несколько охлаждаемых узлов турбины;

—параллельные, в которых воздух подводится отдельно к ка­ ждому охлаждаемому узлу турбины;

охлаждения. Отдельные же узлы могут охлаждаться как последова­ тельно, так и параллельно.

Примером системы охлаждения последовательного типа служит система охлаждения статора ТВД ГТУ-9-750 КТЗ. Эквивалентная расчетная схема представлена на рис. 138 и содержит пять элемен­ тарных соединений и четыре узловые точки.

вочные кольца. Точки 2, 3, 4, 5 представляют полости охлаждения между установочными и бандажными кольцами. Точка / соответ­

система охлаждения дефлекторной лопатки. Эквивалентная расчет­ ная схема системы охлаждения дефлекторной лопатки представлена на рис. 139. Она содержит 19 элементарных сопротивлений и шесть узловых точек, при этом одна из них соединяет больше двух элемен­ тарных сопротивлений или ветвей. Участок 1—2 соответствует ги­ дравлическому сопротивлению отверстий выхода воздуха из: дефлек­

— распределение давления охлаждающего воздуха по элементам

приближениями. Критерием точности выполненного расчета яв­ ляется отличие заданной температуры охлаждающего воздуха от полученной при расчете меньше чем на 5%.

При решении обратной задачи гидравлического расчета за исход­ ные данные принимают:

•— геометрические характеристики всей системы охлаждения;

—распределение давления и температуры воздуха по элементам системы охлажден и я;

—гидравлические сопротивления.

В этом случае первое приближение оценивается на основании ориентировочного задания распределения температур по тракту охлаждения, второе — на основании теплового расчета системы охлаждения.

Для решения прямой или обратной задачи необходимо решить систему уравнений из т + z нелинейных алгебраических уравнений вида:

иот соотношения местных сопротивлений

исил трения (для местных сопротивлений коротких каналов п — 2, для длинных каналов /г = 1ч-1,75).