Действительный разход раб. среды 41.42
Опыты показывают, что действительный расход рабочей среды через каналы сопловых и рабочих решеток, как и действительные скорости, не равен теоретическому расходу, определенному из условия изоэнтропийного процесса истечения. Особенности действительного процесса течения рабочей среды учитываются при определении расхода опытным коэффициентом μ, называемым коэффициентом расхода: это отношение действительного расхода рабочей среды к теоретическому, т. е. μ = G!G1• Вводя коэффициент расхода μ1 сопловой решетки в уравнение неразрывности и в формулы (4.34) и (4.38) изоэнтроiшйного процесса течения, получим следующие формулы действительного расхода рабочей среды через сопловую решетку:
10.2 Течение раб. Среды в щелевом и лапатачном диффизоре
Кроме того, в щелевом диффузоре происходит выравнивание давления и скорости потока, что благоприятно сказывается на работе лопаточного диффузора (уменьшаются потери,
улучшается вибрационная характеристика лопаток, повышается надежность их работы). Наличие щелевого диффузора уменьшает шумность работы компрессора. Рассмотрим движение потока в безлопаточном (щелевом) диффузоре. При отсутствии трения на частицу воздуха, движущуюся в безлопаточном диффузоре в окружном направлении,
не действует какой-либо внешний момент, поэтому 
Потери энергии в сопловых и раб решотках 43,44,45
Потери от трения в пограничном слое возникают из-за вязкости рабочей среды и шероховатости поверхности лопаток. При обтекании лопатки вязкой средой у ее поверхности образуется пограничный слой, скорость в котором изменяется от нуля у поверхности до скорости ядра потока на внешней границе пограничного слоя. Движение частичек среды с различной скоростью и является причиной возникновения потерь от трения в пограничном слое. В ядре потока, где скорости частичек мало меняются, потери от трения, как и другие гидравлические потери, отсутствуют. Ранее было показано, что потери от трения в основном зависят от степени
|
|
|
шероховатости лопатки и числа Рейнольдса. Так как число Re является переменным по контуру профиля, для турбинных решеток оно определяется по формулам: По опытным данным потеря энергии от трения в решетках с хорошими профилями лопаток в зоне безударного входа при М < 1,0 составляет; D,015-0,02 для сопловых лопаток и 0,03-0,05 для рабочих (большие значения - для активных ступеней).
Потери от срыва пограничного слоя возникают при большой неравномерности распределения давления по контуру профиля. При таком распределени давления в отдельных зонах профиля появляются интенсивные диффузорные участки со значительным утолщением пограничного слоя вследствие подтормаживания потока обратными течениями у поверхности лопатки. Наиболее благоприятные условия для срыва пограничного слоя возникают при обтекании потоком спинки лопатки на участке наибольшей кривизны
|
|
|
профиля, а также у выходной кромки. Механизм образования диффузорного участка у выходной кром ки лопатки был рассмотрен (см. рис. 4.14, 6).
Срыв пограничного слоя в не сколько раз увеличивает про ильные потери, резко снижая к. п. д. турбин-
ной ступени. В компрессорной ступени срыв пограничного слоя и завихрение потока в канале могут привести к нарушению работы компрессора (помпаж).
Зависимость коэффициента профильных потерь от угла б 1 входа потока показана на рис. 4.15 для активных решеток с ранее применявшимися профилями А-25/20, имевшими прямолинейный участок на спинке у входной кромки лопатки (кривая 1) и с современными профилями А-20М, у которых входная кромка имеет утолщение и плавные очертания (кривая 2). Как следует из рисунка, отклонение угла б 1 от оптимального приводит к увеличению потерь в решетке, особенно при положительных углах атаки б 1 <б 1 л)· Утолщение и закругление входной кромки профиля позволило уменьшить профильные потери, в результате кривая зависимости коэффициента потерь от угла б1 стала более пологой. Последнее особенно важно для судовых турбин, работающих в широком диапазоне мощностей и с раз.1ичными углами атаки.
|
|
|
Кромочные потери возникают в результате срыва пограничных слоев с вогнутой и выпуклой поверхностей лопатки за выходной кромкой и образования за кромкой завихренной области·_ вихревого следа (рис. 4.1 б)· Давление и скорость в вихревом слое меньше, чем в ядре потока, поэтому величины р 1 , с1 и а 1 являются переменными по шагу решетки (рис. 4.17). По мере удаления от решетки неравномерность параметров по шагу постепенно уменьшается. В сечении 1"-1" (см. рис. 4.16), удаленном от выходных кромок на расстояние, равное (1,3 --:-- 1,9) t, поток практически становится равномерным. В этом сечении пограничные слои, стекающие с кромок лопаток, сближаются и ядро потока исчезает. Однако процесс обмена энергией между потоками вихревого следа и ядра потока протекает с потерями, в результате
чего средняя кинетическая энергия потока уменьшается. Кромочные потери учитываются коэффициентом Зпр(джета) кромочных потерь. Его значение зависит главным образом от относительной толщины выходной кромки s/a (рис. 4.18). Приближенно коэффициент кромочных потерь определяется по формуле
|
|
|
Для снижения кромочных потерь толщина s выходной кромки в современных профилях уменьшается до 0,3-1,0 мм. Меньшие значения относятся к лопаткам, работающим в области перегретого пара, большие к лопаткам газовых турбин (для повышения их износостойкости).
Волновые потери возникают в потоке, движущемся со звуковой или сверхзвуковой скоростью, т. е. при М ~ 1,0. Причиной этих потерь является особенность сверхзвукового потока, которая проявляется в том, что переход сверхзвуковой скорости в дозвуковую (например, при обтекании сверхзвуковым потоком какого-либо тела, рис. 4.19) происходит скачкообразно с образованием тонкого слоя сжатого газа, называемого скачком уплотнения. В зависимости от формы тела и скорости потока скачок уплотнения может быть прямым (плоским), если фронт его волны располагается перпендикулярно скорости потока, или косым, если фронт волны составляет с направлением потока острый угол.
Из рассмотренного следует, что волновые потери в решетках возникают в тех случаях, когда сверхзвуковой поток переходит в дозвуковой. Такие явления наблюдаются при обтекании сверхзвуковым потоком входной кромки рабочих лопаток или выходной кромки сопловой лопатки (например в косом срезе сходящегося сопла).
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 232; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!