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

пользуя размеры подобных ступеней выполненных конструкций турбин с последующими уточнениями согласно расчетам на проч­ ность диафрагмы и рабочих лопаток.

Величины перекрыт как по корневому диаметру ступени, так и на периферии можно брать по табл. 3. Следует иметь в виду, что величина оптимальной перекрыши зависит от осевого зазора между сопловой и рабочей решетками. Большему осевому зазору соответствует большая величина перекрыши. С увеличением высоты лопатки и среднего диаметра ступени необходимо увели­ чивать осевые зазоры с тем, чтобы не было задевания подвижных и неподвижных деталей.

К. гг. д, т]ол модельных ступеней

На рис. 12 приведены значения к. п. д. исходных модельных одно­ венечных ступеней активного типа. Эти кривые к. п. д. получены обобщением результатов испытаний одиночных ступеней в экспе­ риментальных турбинах различных организаций. При составле­ нии кривых к. п. д. модельных ступеней в основу положены ре­ зультаты экспериментальных исследований одновенечных ступе­ ней с профилями МЭИ. Для уточнения и корректировки отдельных характеристик модельных ступеней использовались также резуль­ таты испытаний ступеней с аналогичными профилями других организаций.

На рис. 12 приведены кривые к. п. д. лопаток т)оЛ в зависи­ мости от отношения скоростей и высоты сопл без учета исполь­ зования энергии выходной скорости (одиночная ступень). Кривые к. п. д. получены в результате обобщения данных испытаний одиночных ступеней различными организациями и составлены для ступеней с профилями МЭИ. Однако эти данные могут быть применены и для ступеней с профилями других организаций, аналогичных профилям МЭИ. Следует иметь в виду, что кривые рис. 12 получены на модельных ступенях с диафрагмой сварной конструкции и цилиндрическими торцовыми (бандажными) поверх­ ностями в сопловых каналах. Рабочие лопатки имеют цилиндри­ ческий бандаж.

21

В реальных ступенях конструктивные и режимные параметры колеблются в широких пределах. Основные кривые к. п. д. со­ ставлены по следующим данным конструктивных и режимных параметров:

Рис. 12. К- п. д. модельных ступеней активного типа

Если ступень имеет отклонения от перечисленных условий, то при расчете лопаточного к. п. д. ступени т]ол необходимо вводить

22

где k6, kE, kKp и т. д. — поправочные коэффициенты, учитываю­ щие отклонение конструктивных и режимных параметров от принятых значений для модельных ступеней. Следует отметить, что введение поправок по формуле (2) не является достаточно строгим, так как каждый из приведенных коэффициентов, как правило, представлен в виде зависимости от одного определяющего параметра, хотя в действительности поправочные коэффициенты являются функцией нескольких параметров; например, харак­ тер зависимости кг = / (е) будет определяться не только отноше­ нием давлений на ступень, но и степенью реакции ступени, отно­ шением скоростей Хф и другими факторами, т. е. ke = / (е, р, Хф, Re). Однако зависимость коэффициента ke от других факторов, как правило, значительно меньше, чем от основного фактора. Если другие параметры оказывают значительное влияние на поправочные коэффициенты, то следует учитывать это влияние.

Поправки, учитывающие влияние геометрических и режимных факторов на лопаточный к. п, д, ступени

Влияние отношения давлений на ступень* Одновенечные ступени чаще находят применение для сравнительно небольших теплоперепадов и, следовательно, работают в зоне дозвуковых скоро­ стей. Как известно, при дозвуковых скоростях сжимаемость по­ тока оказывает заметное влияние на потери в решетках.

В одновенечных ступенях при дозвуковых скоростях влияние отношения давлений на ступень проявляется главным образом вследствие изменения потерь энергии в сопловой решетке при изменении отношения давления ег [4]. Кроме того, частично это влияние связано с изменением степени реакции ступени при изменении отношения давлений е2 на ступень и, следовательно, с изменением величины утечек в ступени, а также коэффициента скорости рабочих лопаток.

Интегрально все эти факторы дают общую зависимость попра­

оказывает влияние степень реактивности ступени.

Следует также отметить, что при различных отношениях скоростей Хф степень влияния отношения давлений на к. п. д. ступени различная.

Влияние числа Re* Как правило, одновенечные ступени с по­ стоянным профилем по высоте устанавливают в качестве промежу­ точных в зоне с повышенным давлением пара, т. е. в зоне с боль­ шими числами Рейнольдса ReCl > 5-10®, при которых влияние Re не обнаруживается. Однако в некоторых случаях эти ступени

23

Рис. 13. Поправочные коэффициенты k£ и k Re для ступеней:

где Ьг — хорда сопловой решетки в м; с1(— теоретическая ско­ рость рабочего тела на выходе из сопловой решетки в м/с; v x — кинематический коэффициент вязкости рабочего тела (пара или газа) на выходе из сопловой решетки в м2/с.

Приведенные выше зависимости kRe = f (ReCl) получены обоб­ щением разных исследований ([4], [13], [18]).

Влияние хорды сопловых лопаток* Влияние хорды связано с изменением как профильных потерь, так и концевых при фик­ сированном значении абсолютной шероховатости поверхности лопатки и ее высоты 1г. Увеличение хорды снижает относительную шероховатость и, следовательно, уменьшает потери энергии.

Одновременно рост хорды Ьг приводит к увеличению конце­ вых потерь в решетке, так как уменьшается относительная вы­ сота лопатки. Таким образом, снижение потерь вследствие умень­ шения относительной шероховатости и увеличение концевых потерь из-за уменьшения относительной высоты обусловливает оптимальное значение хорды.

На рис. 14, а даны кривые поправочных коэффициентов &в, влияния хорды сопловой решетки на к. п. д. ступени т]ол в зави­ симости от хорды при различных высотах лопаток 1г и фиксиро­ ванной абсолютной шероховатости h = 0,015 мм. Принятое зна­ чение шероховатости в среднем соответствует обычной заводской обработке сопловых и рабочих лопаток. Увеличение шерохо­ ватости при значительном заносе лопаток солями снижает к. п. д. проточной части на 1,5—2,0%.

Следует заметить, что при высоте лопаток 25— 100 мм изме­ нение хорды в диапазоне 30—70 мм для чистых лопаток практи­ чески не влияет на к. п. д. ступени [8].

Влияние толщины кромок сопловых лопаток* Влияние толщины выходных кромок можно учитывать поправочным коэффициен­

том &KD, представленным на рис. 14, б в зависимости от относи-

/дкр\

тельной толщины выходной кромки. Зависимость &кр = f I — 1 по­ лучена на основе формулы Флюгеля

Коэффициент k уточнялся по результатам статических иссле­ дований решеток типа МЭИ. Имея в виду сравнительно слабое влияние толщины выходных кромок рабочих лопаток на к. п. д. ступени, а также чтобы не усложнять расчет, в настоящей мето­ дике толщина кромок рабочих лопаток не учитывается.

25