Файл: Абрамов, В. И. Тепловой расчет турбин.pdf

Г л а в а IV

ДВУХВЕНЕЧНЫЕ СТУПЕНИ ДЛЯ ДОЗВУКОВЫХ, о кол озвуковы х И СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЕЙ ГАЗА

Двухвенечные ступени нашли широкое распространение в качестве регулирующих ступеней паровых турбин, особенно турбин с про­ тиводавлением и конденсационных турбин малой и средней мощ­ ности. Двухвенечные ступени применяют также в приводных тур-

Р и с . 3 5 . Р е г у л и р у ю щ а я ст у п ен ь т у р б и н ы П Т -5 0 -4

бинах различного класса и назначения. Эти ступени рассчитаны на большие (или относительно большие) теплоперепады и во мно­ гих случаях выполняются с парциальным подводом рабочего тела. Характерными особенностями таких ступеней являются малые относительные высоты рабочих лопаток и невысокая расчетная

69

степень реакции. Современные конструкции двухвенечных ступе­ ней отличаются развитыми уплотнениями над бандажами рабочих и направляющих лопаток, а также меридиональным профилиро­ ванием сопловой решетки. На рис. 35 представлена типичная кон­

струкция проточной части регулирующей ступени мощной паро­ вой турбины, а на рис. 36 — проточная часть регулирующей сту­ пени турбины малой мощности.

В зависимости от срабатываемого теплоперепада двухвенечные ступени, разработанные в МЭИ, можно разделить на три основные группы:

7 0

Группа А — двухвенечные регулирующие ступени для боль­ ших дозвуковых скоростей в направляющих и рабочих решетках. Оптимальные теплоперепады ступеней этой группы составляют

Минимум потерь в этих решетках достигается при числах М = = 0,7ч-0,9. В качестве рабочих решеток применены решетки про­ филей 2314А, 2617А, 3021А, 3525А, 4629А, 5033А, 5535А. Эти решетки характеризуются малой чувствительностью аэродинами­ ческих характеристик (коэффициентов потерь и расхода и углов выхода) в широком диапазоне скоростей и углов натекания потока.

Группа Б — двухвенечные регулирующие ступени для около­ звуковых (0,9 < М < 1,4) скоростей в сопловой и первой рабочей решетках. Оптимальные теплоперепады при номинальной на­ грузке h0 = 180-г-270 кДж/кг (е = 0,5ч-0,35). Комбинации двух­ венечных ступеней группы Б составлены из решеток профилей группы Б (для соплового аппарата и первого рабочего венца) и решеток группы А (для направляющего аппарата и второго ра­ бочего венца).

Группа В — двухвенечные регулирующие ступени для сверх­ критических теплоперепадов (h0 ^ 390 кДж/кг). Комбинации этой группы составлены из решеток профилей группы В, пред­ назначенных для работы в зоне больших сверхзвуковых скоростей,

атакже решеток профилей групп Б и А.

Вкачестве сопловых аппаратов таких ступеней Калужский турбинный завод разработал и успешно применяет сверленые осесимметричные решетки. Конкретный выбор решетки опреде­ ляется расчетным теплоперепадом и режимами работы ступени

(см. гл. IV).

Внутри каждой группы могут быть выделены три основные комбинации. В условной классификации, принятой в МЭИ, ком­ бинации получили соответствующие индексы: 0 , 1 , 2 .

Комбинации КС-0 (KC-0A, КС-0Б *) имеют сопловую решетку

шим объемным пропуском пара.

Оптимальные параметры решеток устанавливались в резуль­

71

прямых и кольцевых решеток профилей в аэродинамических тру­ бах, причем для рабочих решеток исследования выполнялись при наличии зазора и перекрыши на входе в решетку. Данные, полученные расчетным методом, корректировались по результатам исследования модельных ступеней в экспериментальных турби­ нах. Основные геометрические характеристики дозвуковых и око­ лозвуковых комбинаций регулирующих двухвенечных ступеней приведены в табл. 6 .

Все характеристики, и прежде всего подбор профилей решеток, даны для отношений скоростей и!сф, при которых достигаются ма­ ксимальные значения к. п. д. т]ол, т. е. для хф = 0,28-^0,32.

72

Проходная площадь решеток равна суммарной площади горл:

Ft z=ndel{ (sin р2эф),.

Задание углов выхода в сочетании с соотношением проходных сечений решеток определяет величину углов входа и степень реакции венцов и ступени в целом.

Малые отношения площадей решеток (см. табл. 6) обеспечи­ вают суммарную степень реакции ступени 2 Р = 13-5-16% при величине степени реакции первого венца^ pj = 3 -5-4 % и реакции направляющего аппарата рна =

=8 - 5 - 10%.

рабочих решеток указанных выше комбинаций экономически эф­ фективными являются профили групп Ак и Бк [1, 4]. Решетки профилей типа Р-3021Ак, Р-2617Ак и т. п. имеют меньшие по сравнению с аналогичными профилями групп А и Б концевые потери. Однако вследствие меньшей площади поперечного сечения профили типа Ак и Бк имеют меньшие моменты сопротивления, чем соответствующие профили А и Б.

Соотношения проходных сечений венцов и углы выхода а х и (J2 для ступеней, в которых применены решетки групп Ак или Бк, можно брать по данным табл. 6 .

Основные кривые к. п. д. и некоторые другие характеристики приводятся в методике для комбинаций КС-ОА, КС-ОБ, КС-1А, КС-1 Б. Введение меридионального профилирования сопловой решетки и применение для рабочих венцов лопаток групп Ак и Бк оцениваются поправочными коэффициентами.

Меридиональное профилирование сопловой решетки может быть односторонним и двусторонним (рис. 37). Обычно применяют одностороннее профилирование. Построение профиля верхнего бандажа сопловой решетки при одностороннем профилировании представлено на рис. 38. Угол скоса верхнего бандажа к оси

73