Файл: Кононов, Н. И. Газовые турбины. Теория и расчет учебное пособие.pdf

Относительнаяпотеря на трение диска найдется по фор­ муле

лент потери tyTpHe передается потоку газа.

Потери от радиального зазора. Для обеспечения надежной работы турбины устанавливаются радиальные зазоры между вращающимися и неподвижными частями. Радиальные зазоры устанавливаются обязательно между торцами рабочих лопаток и корпусом. В случае необходимости устанавливаются ра­ диальные зазоры и у сопловых лопаток. Величина радиаль­ ных зазоров должна обеспечивать отсутствие касания вращаю­ щихся частей о неподвижные при любом эксплуатационном ре­ жиме. Это обеспечивается при Sp > 0,00П5ь . Радиальные зазоры оказывают двоякое влияние на качество работы ступе­ ни.

Выше была установлена сущность концевых потерь при на­ личии бандажа у сопловых и рабочих лопаток. Теперь рас­ смотрим случай, когда бандаж отсутствует.

Вследствие разности давлений по вогнутой и выпуклой сторонам профиля будет перетекание пограничного слоя с вогнутой стороны через радиальный зазор у вершины лопаток на выпуклую поверхность, где он взаимодействует с текущим навстречу пограничным слоем выпуклой поверхности(рис.ЗД). В результате взаимодействия пограничных слоев происходит утолщение пограничного слоя и даже отрыв его, особенно

79

У выходных кромок выпуклой поверхности. Все это вызывает дополнительные потери, увеличивает коэффициент потерь и, кроме того, угол выхода по­

тока газа_р>а . Воздействие перетекания пограничного слоя через радиальный зазор сказывается не на всей вы­ соте лопатки, а только на ограниченном участке высоты лопатки около радиального зазора. Протяженность уча­ стка не зависит от высоты лопатки и занимает 8-10 мм

длины от вершины лопатки при оптимальных режимах работы решетки. Работа остальной части лопатки при этом не ме­ няется.

Отмеченное перетекание и результаты его воздействия тесно связаны с величиной радиального зазора. Толщина по­ граничного слоя на вогнутой и выпуклой поверхностях про­ филя при числах М = 0,6*0,8 составляет 0,5 -1,5 мм. Учиты­ вая величины и направления скоростей в пограничном слое, можно заключить, что перетеканию наиболее подвержены слои газа, расположенные ближе всцго к поверхности профиля. Они же и вызывают основные явления, связанные с перетека­ нием пограничного слоя. Воздействие этого фактора практи­ чески достигает своего максимума при (5Р = 1,0+1,2 мы и приближенно может быть учтено понижением к .п .д . на 1 ,0 - 1,5%.

На выходе из каналов сопловых лопаток поток газа раз­ деляется на две части. Одна часть идет через рабочие ло­ патки - &Л, а другая, значительно меньшая, течет через кольцевое пространство, образованное радиальным зазооом, &3CV Течение части потока газа через радиальный зазор обусловлено наличием разности давлений перед рабочими

80

лопатками и за ними, у вершины лопаток. Разность давлений у вершины лопатки будет даже при

q= 0 (рис. 35).

Расход газа через I ын радиаль­

ного зазора в 2-3 раза превышает расход газа через I мы высоты ло­ патки. ьто соотношение зависит от

q, Л. и углов Oif и р 2 (рис. 36). Протечки газа через радиальный

зазор сказываются на условиях ра­ боты ступени. Увеличение протечек газа через радиальный зазор при­

водит к уменьшению q , увеличению расхода газа через сту­ пень при неизменных параметрах газа или к изменению пара­ метров газа при неизменном расходе. Поэтому при расчетах всегда надо учитывать расход газа через радиальные зазоры.

Обозначим:

q 6 - степень реактивности у вершины;

ПДОЗ!НОсть газа на выходе из радиального за-

азора;

—- коэффициент расхода через радиальный зазор;

теоретическая скорость газа в радиальном за­ зоре;

В1

&зсз “ теоретический расход газа через радиальный зазор.

По уравнению расхода газа через радиальный зазор находиы, что

Qgha используется только для создания скорости в осевом направлении. Поток на выходе в радиальный зазор обладает

Приближенное значение коэффициента расхода в функции величины радиального зазора представлено на графике

Полезную раооту в ступени совершает газ, протекающий через каналы рабочих лопаток, т .е .& Л• На этот расход и должны рассчитываться рабочие лопатки. В действительности через ступень проходит & кг газа. Поэтому потеря от про­ течек через радиальный зазор составит

82

а относительная потеря

(4.41)

В той случае, когда имеется радиальный зазор и у направ­ ляющих лопаток, потери определяются по формулам (4.40) и (4 .41), но с коэффициентом ^ ц оз=0,3+0,6, который учиты­ вает совершаемую работу газом, протекающим через радиаль­ ные зазоры у направляющих лопаток?

Вцелом, картина течения газа в радиальном зазоре и около него очень сложная и не вполне отражается изложен­ ной схемой.

Втом случае, когда нет возможности определить количе­

ство протекающего через радиальные зазоры газа, пользуют­ ся эмпирическими формулами. Расчет ведется на пропуск всего количества газа через лопаточные венцы. Одна из эмпирических формул имеет вид

83