ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.10.2024
Просмотров: 88
Скачиваний: 0
ние сопловых лопаток; 2) перераспределение соотношений вы ходных площадей рабочих и сопловых решеток в различных се чениях. Первый способ приводит к возникновению дополнитель ных сил воздействия лопаток на поток и к искривлению линий тока; второй — к искривлению линий тока в меридиональной пло скости и к возникновению аэродинамических сил, меняющих гра-
Рис. 84. Схема проточной части ступени большой веерности:
а — меридиональное сечение проточной части; б — наклоненные сопловые ло патки (вид со стороны выходных кромок); в — криволинейные сопловые лопатки (вид со стороны выходных кромок)
диенты давлений в зазорах и соответственно разность реакций в верхнем и корневом сечениях и характер ее изменения по высоте лопатки вдоль радиуса.
Применение наклонных или криволинейных сопловых лопаток, как показывают эксперименты, позволяет уменьшить потери в корневых и периферийных сечениях ступеней большой веерности вследствие поджатая потока к торцовым стенкам.
На рис. 84 показана схема проточной части ступени большой веерности. Стрелками указано направление потока пара, что необходимо для определения положительного (по потоку) и отри цательного (против потока) наклона лопаток.
Угол наклона у сопловых лопаток в произвольном сечении г при постоянном значении кривизны MR выходной кромки можно
определить из треугольника |
|
(рис. 84, в): |
|||
R = |
QA |
и |
r |
_ |
R |
sin to |
sin (90° + у) |
|
cos (у + |
ш) |
sin со ’ |
|
г = Ojtn, |
со = |
/_ ОгОхт, |
|
|
125
откуда при выбранном угле наклона ув в периферийном сечении
r2B - r 2 + |
2 R rB s m y B |
(61) |
sin у = |
2Rr |
|
|
|
Если углы наклона лопаток выбраны в корне ук и у вершины ув, то нетрудно определить радиус кривизны выходной кромки ло патки
/? = |
2 (rKsin у к — гв sin у в) |
(62) |
|
Подставляя выражение (62) в формулу (61), получим |
|||
______ ( ' в - ^ |
Н ^ п У к - ' в З т у в ) |
, |
гв sin у в |
|
(■rl ~ rl ) r |
|
г |
Для прямолинейных лопаток (R = оо), |
установленных в коль |
||
цевой решетке с наклоном, величина угла |
у |
в произвольном се |
|
чении |
|
|
|
Если сопловые лопатки наклонные или криволинейные, то тепловой и аэродинамический расчеты ведутся по струйкам с уче том потерь энергии в каждом сечении, как и при радиально уста новленных лопатках. Однако в формулу для определения степени реакции р вводится поправочный коэффициент k 2, учитывающий наклон или кривизну лопаток [21 ]:
- 5®2 sin 2а, |
Г |
(0 + l)2 |
/ . |
г —---- =---- - |
[ |
40 |
VSmYK |
4В |
|
|
|
0 + 1 |
. |
\ . |
0 + |
1 |
. |
1 |
0 - 1 |
sm YbJ + |
Q_ |
i |
sin Ysj |
||
|
|
ехр |
5cp2 sin 2а1 (0 — I)2 |
S m y “ |
е _ i s m YB ra _ j |
|
|||
|
|
L |
160 |
|
|
в |
2 |
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(63) |
|
Для |
наклонных лопаток (к = оо) |
коэффициент k 2 принимает |
||||||
простой |
вид: |
|
|
5 sin |
2аД 2 rKsin Yk, |
|
|
||
|
|
|
кг = г |
|
(64) |
||||
|
|
|
|
|
4В |
|
|
|
|
где |
г ~ |
/7гк; |
В = |
В!гк\ |
0 = |
dcp/l. |
|
|
|
|
Влиянием угла раскрытия проточной части пренебрегаем. |
||||||||
с |
Таким образом, реакция в произвольном сечении по радиусу |
||||||||
учетом наклона |
лопаток |
|
|
|
|
||||
|
|
|
Р = 1 |
- ( 1 |
- р , ) ( ^ ) “ вФ' “ ‘ “‘ Й ‘ е. |
(65) |
|||
|
Поправочный коэффициент ke определяют по рис. 82. |
||||||||
|
На рис. 85 дана |
зависимость коэффициента |
k 2 для |
криволи |
|||||
нейной лопатки от |
1 и 0 |
при |
постоянных a t = |
15°, ук — 30° и |
|||||
Yb = - 1 5 ° . |
|
|
|
|
|
|
|
||
126 •
Как показывают расчеты и экспериментальные исследования, при положительном наклоне лопаток выравнивается степень реакции по высоте лопаток. Наклонные лопатки целесообразно применять при цилиндрической проточной части, а также при на личии раскрытия проточной части у корня. При раскрытии пери ферийной части (как обычно и выполняются последние ступени)
целесообразно применять |
|
|
|
|||||
криволинейные |
лопатки |
|
|
|
||||
с |
положительным |
углом |
|
|
|
|||
наклона у |
в корне и с от |
|
|
|
||||
рицательным углом у вер |
|
|
|
|||||
шины. В этом случае коэф |
|
|
|
|||||
фициент k 2 вначале растет, |
|
|
|
|||||
а |
затем |
при |
переходе |
|
|
|
||
к верхним |
сечениям |
убы |
|
|
|
|||
вает. |
|
|
влияние |
|
|
|
||
|
Приближенно |
|
|
|
||||
искривления |
линий |
тока |
Рис. 85. Зависимость поправочного коэффи |
|||||
на изменение степени реак |
циента |
&2 для |
криволинейной лопатки от I |
|||||
ции может |
быть учтено |
И |
0 П р и |
ПОСТОЯННЫ Х CCj, у к и у в |
||||
введением |
в |
формулу до |
|
|
|
|||
полнительной поправки k x [21 ]. Принимая синусоидальный закон изменения кривизны линий тока и учитывая, что рассматривается безотрывное течение в ступени (меридиональные линии тока в корне и у вершины соответствуют обводам ступени, т. е. линейны) можно найти кривизну линий тока за сопловой решеткой по фор муле
1 |
1 |
|
r — rK |
Rmi |
Rmcpi |
sin я (Гв — Гк |
|
где Rmi и Rmcр — радиусы кривизны |
в произвольном сечении г |
||
и на среднем радиусе гср.
Значение Rmcp определяется по формуле
где г0 и гi (см. рис. 84) определяют методом последовательных приближений из уравнений неразрывности, записанных для соот ветствующих сечёний.
Реакция
|
|
2Лф2 cos 20с 1 |
||
|
Р = |
|
К |
|
где |
2 | 2 sin2dj |
|
|
|
/гх = ехр |
1 — cos |
( г 1 ) (е — О]}- |
||
Л (0 — 1) Rm ср |
||||
|
|
|
||
При этом |
|
Rm Ср. —_ г |
||
|
R,т ср |
|||
|
гк |
Гк |
||
127
Г л а в а VI |
|
|
|
МЕТОДИКА РАСЧЕТА |
СТУПЕНЕЙ, |
||
РАБОТАЮЩИХ |
НА ВЛАЖНОМ |
ПАРЕ |
|
К настоящему |
времени |
проведены |
значительные теоретические |
и экспериментальные исследования течения влажного пара в про точных частях турбин. Выявлено влияние некоторых геометри ческих размеров ступени и режимных параметров на к. п. д. сту пеней влажного пара, получены коэффициенты расхода и степени реакции, исследована эффективность влагоудаления и возникно вения жидкой фазы в проточных частях турбин, что весьма важно для оценки размеров капель влаги и их влияния на к. п. д. и эрозию ступеней.
Эти исследования дают возможность уточнить существующие методы расчета и рекомендовать некоторые конструктивные меро приятия для турбин, работающих на влажном паре.
Следует отметить, что созданы приближенные интегральные методы расчета [20 ] и методы, основанные на детальном анализе структуры потока [11, 27]. Последние отличаются значительной трудоемкостью и могут служить для оценки дисперсности жидкой фазы и структуры потока в решетках. Интегральные методы просты дают приемлемую точность и могут быть, по крайней мере в настоя щее время, рекомендованы для расчета. В этих методах исполь зуются равновесные is-диаграммы или таблицы водяного пара. Детальная структура потока, неравновесность процесса расшире ния и другие параметры учитываются соответствующими коэффи циентами, которые устанавливают на основании расчетов возник новения жидкой фазы и экспериментальных исследований струк туры потока. Конечные состояния двухфазной среды предпола гаются равновесными. Последовательный детальный расчет сту пеней выполняют обычными способами (как и в однофазной области а влияние влажности учитывается интегральными поправками коэффициента расхода, степени реакции и к. п. д. турбины г|0(-. Количество влаги в ступенях турбин определяют по действитель
ному процессу расширения |
пара в is-диаграмме (равновесному) |
с учетом сепарации влаги ф |
из турбины (коэффициент сепарации |
ф = Свл с/Овл—отношение |
отведенной в сепаратор влаги ко |
всему расходу влаги перед |
ступенью.) |
128
Процессы расширения влажного пара в отдельных ступенях многоступенчатой турбины существенно отличаются в зависи мости от того, пересекает процесс расширения линию насыщения или находится в двухфазной области. Рассмотрим процесс расши рения влажного пара в ts-диаграмме для четырех ступеней, каж дая из которых отражает наиболее характерные особенности ра боты ступеней (рис. 86).
1. Процесс расширения
впервой ступени происходит
воднофазной области, и, сле довательно, здесь нет необ ходимости учитывать влияние двухфазной среды.
2.Процесс расширения пара во второй ступени пере секает линию насыщения. Начальная (первичная) влага отсутствует. В зависимости от степени реакции ступени, доли теплоперепада срабаты ваемого в однофазной hn и двухфазной /гвл областях,
теплоперепада h0 и |
других |
|
|||
факторов |
будут |
отличаться |
|
||
структура двухфазной среды |
|
||||
и соответственно |
характери |
|
|||
стики ступени. Однако, как |
|
||||
уже отмечалось выше, |
в дан |
|
|||
ной |
упрощенной |
методике |
|
||
структура потока учитывать |
Рис. 86. Процесс расширения влажного |
||||
ся не будет, а влияние влаж |
|||||
ности |
учитывается |
интег |
пара в is-диаграмме для четырех сту |
||
пеней |
|||||
ральными |
поправками. |
|
|||
3.Начало процесса расширения в третьей ступени совпадает
ссостоянием среды за второй ступенью в точке 2. Конечная (вто ричная) влажность пара у г — 1 — х %за второй ступенью является начальной (первичной) для третьей ступени. Сепарация влаги за второй ступенью практически отсутствует, так как эта влага мел кодисперсная независимо от того, возникла она в «скачке» кон денсации, в закромочных следах или на обводах лопаток рабочего колеса. Таким образом, при расчете третьей ступени необходимо учитывать начальную влажность у2 и прирост влажности Ау =
= у з — у 2 |
в процессе расширения (у3 = 1 — х3). |
4. Для |
четвертой ступени процесс начинается в точке 3', ле |
жащей в зоне меньшей влажности по сравнению с точкой 3 (в зоне конца процесса в третьей ступени). Часть крупнодисперсной влаги за третьей ступенью может быть отведена в сепаратор. Количество
отведенной |
влаги |
Аус3 = у 3— у3■ или через коэффициент сепа- |
V*5 В. И. |
Абрамов |
129 |