Потери энергии при обтекании турбинных профилей.

 

Классификация потерь и анализ физических процессов, происходящих при течении потока в каналах турбинных решеток

Течением пара в соплах и каналах рабочих лопаток, выходная скорость пара c 2. Эти потери - «потери течения» и учитываемы е окружным к. п. д., уменьшают теплоперепад, превращаемый в механическую работу. В паровой турбине возникает ряд дополнительных потерь, не связанных непосредственно с протеканием пара в проточной части ступени и также уменьшающих теплоперепад. Вместе с тем не весь даже уменьшенный теплоперепад превращается в полезную работу, так как часть механической работы тратится на преодоление трения в подшипник ах, на привод навешенных механизмов и др. Потер и в паровой турбине могут быть разбиты на две группы:

1) внутренние потер

2) внешние потери,

 

Определение профильных и концевых потерь.

Профильными называют потери энергии в результате взаимодействия рабочей среды с профилем лопатки (рис.4.6). Они складываются из потерь трения в пограничном слое, потерь отрыва пограничного слоя, кромочных и волновых потерь(рис. 4.7).

Концевые потери - потери в результате взаимодействия потока с торцевыми границами канала и концами лопаток (рис. 4.8)

Рис. 4.6. Профиль лопаток

Рис 4.7. Профильными потери

Рис. 4.8. Концевые потери.

Зависимость лопаточных потерь от геометрических характеристик решеток, кинематики и аэродинамических характеристик потока.

Газодинамические параметры: w, i,Re, M, t

• угол поворота потока – w.

В сопловой решетке угол поворота потока равен:

w C = 180 - (a0   +a1  )± i, где – i угол атаки;

wε = 180 - (b₁  +b₂) ± i.

• угол атаки – i.

Если угол атаки увеличивает угол поворота потока, то принимаем егоположительным (i>0) (рис.4.9), если угол атаки уменьшает угол поворотапотока, то принимаем его отрицательным (i<0). При положительном углеатаки создаются условия для отрыва потока успинки профиля, а приотрицательном –происходит удар в спинку профиля и прижимпотока к профилю, что уменьшает потерю ототрыва потока. Поэтому профильные потериминимальны при i = –5º. Концевые потериминимальны при i = –30º.

Рис.4.9. Газодинамические параметры лопаточного аппарата

• число Рейнольдса – Re.

Re^R= (6 ¸10) ´10⁵– для реактивных сопловых профилей;

Re^А= (4 ¸10) ´10⁵ – для активных сопловых профилей.

• число Маха – M.

Для дозвуковых решеток влияние числа Маха не велико. Для сверхзвуковых решеток только на расчетном числе Маха потери минимальны,поэтому судовые турбины выполняют дозвуковыми.

• шаг установки лопаток – t.

Существует оптимальный шаг установки лопаток. Если шаг меньшеоптимального – решетка густая (при этом увеличиваются профильные потери),при шаге больше оптимального – решетка разреженная (увеличиваютсяконцевые потери).

=0,7¸ 1  – для реактивных профилей;

0,55¸ 0,85=  – для активных профилей

Из-за верности лопаток (когда t >topt) потери увеличиваются на 1÷3%(5%).