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

спрофилированных по закону г cu=const, а изменение углао^ гораздо меньше. Иногда требуется такое изменение угла а .,, которое обеспечивается направляющими лопатками с прибли­

относительного шага лопаток в зависимости от радиуса. Число лопаток в ряду постоянно. Поэтому относительный шаг

закрутки превращается в закрутку по закону постоянной цир­ куляции (отклонение от него незначительное). Следует от­ метить одну отрицательную сторону этого способа закрутки. При данном способе закрутки изменение окружных составляю­ щих скоростей по высоте лопаток таково, что работа на окружности по высоте лопатки не будет постоянной, а воз­ растает от корня к вершине. Это обстоятельство затрудняет обеспечение надлежащей прочности облопатывания, спрофили­ рованного по закону q c a=const.

Возможны также другие способы закрутки лопаток. Самым простым из этих способов является изменение входного угла профиля рабочей лопатки в соответствии с изменением окруж­ ной скорости по высоте лопатки или, как говорят, закрутка лопаток с учетом только изменения окружной скорости. Для всех видов закрутки лопаточного аппарата, отклоняющегося от закона r c a=const, накладываются некоторые дополнитель­ ные условия, не выполняющиеся в потенциальном потоке сжи­ маемой жидкости. Поэтому поток, создаваемый такими лопа­ точными аппаратами, будет вихревым.

Проведенными в ДКТИ опытами установлен экономический эффект, подучаемый при различных способах закрутки.Резуль­ таты исследований ступеней с отношением Л. = 5 представ­ лены на рис. 52.

Согласно подученным данным можно заключить, что закрут­ ка лопаток с учетом только изменения окружной скорости и

128

дает выигрыш в к .п .д . по сравнению с незакрученными ло­ патками порядка *%.

выигрыш в к .п .д . получается примерно одинаковым и состав­

ляет величину порядка 6%. Однако изготовление облопатыва-

г

ния, спроектированного по способу car Wat,=cans-fc t гораздо проще, так как в этом случае сопла имеютсхч= const высо­ те. Существенного различия в к .п .д . при способах закрутки

метра. Теоретически применение закрутка лопаток моано на­

U29

ток достигает ощутимой величины (порядка 2%). Приведенные выводы действительны для всех известных законов закрутки, основанных на радиальном равновесии потока в ступени.

Для закрученных лопаток при изменении параметров пото­

ние расхода газа по параметрам на среднем диаметре приво­ дит к ошибке не более 1%. Такой ошибкой обычно пренебре­ гают.

Г Л А В А V

ПРИМЕНЕНИЕ ДИФФУЗОРА В ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ ТУРБИНЕ

§ I . Изменение параметров потока газа по проточной части

Пусть для отвода газа из турбины необходима скорость, которую будем обозначать с3 . Эта скорость в общем случае определяется габаритами отводящих трубопроводов и допусти­

потока газа на выходе из ступени сг , т .е . c2» c v Скорость выхода газа из ступени с г определяется режи­

мом работы ступени (отношением скоростей -^- ) и при проек­

тировании выбирается для расчетного режима исходя из усдо-

130

вий работы и обеспечения прочности облопатывания. Выход­

ная кинетическая энергия является потерей длц данной

изолированной ступени. Она существенно зависит от режима работы и может быть весьма значительной, сильно снижая окружный к .п .д . ступени. Поэтому встает вопрос о частич­ ном использовании кинетической энергии газа, выходящего из ступени.Одним из методов рационального использования выходной кинетической энергии является установка диффузо­ ра на выходе из ступени* .

Назначением диффузора является преобразование части кинетической энергии уходящего газа в потенциальную энер­ гию, т .е . повышение давления газа. При установке диффузо­ ра за рабочим колесом будет происходить последовательно

перед диффузором, установится давление ниже атмосферного. При отсутствии диффузора давление за рабочими лопатками рг равнялось бы р3 . Значит, при установке диффузора

его потенциальную энергию давления. Таким образом, газ

Это предложение разработано Г.И.Зотиковым в 1933 г.

131

уходи* в атмосферу, имея значительно более низкую кинети-

л 2.

чэскую энергию , чем в том случае, если бы его выпу­

скали непосредственно, не пропуская через диффузор. Разность между кинетической энергией непосредственного

используется в турбине для дополнительного расширения га­ за яри увеличенной располагаемой энергии процесса расшире­ ния.

Диффузоры нанли широкое применение в газовых турбинах. Практически они имеются у большинства построенных ГТУ.При­ чем, диффузоры используются с турбинными ступенями любой степени реактивности, хотя первоначально они были предло­ жены для активных ступеней. Основные типы диффузоров изо­ бражены на рнс. 54. Простейший из них, кольцевой диффузор (рис. 54,а ), предложен для установки за турбиной Г.И.Зотиховым. Поэтому одноступенчатые турбины с кольцевым диффузо­ ром называются турбинами Зотикова. В таком диффузоре уменьшение скорости и повышение давления газа достигается на счет увеличения кольцевого проходного сечения; направ-

132

ступенчатой турбине с диффузором. Точка начала процесса расширения А* соответствует полным параметрам р * ,Т],*и1^. Линия изоэнтропийного процесса расширения идет от точки

134