Потери от утечки газа через радиальные зазоры лопаток

В многоступенчатых турбинах по внутреннему диаметру сопловых лопаток всегда имеется зазор, через который перетекает газ под действием разности давлений по обе стороны сопловой решетки.

Расход газа через лабиринт соплового аппарата можно определить по формуле

, (18.4)

где Sл - площадь проходного сечения лабиринта;

z - число лабиринтов;

μ_л - коэффициент расхода.

Потери от утечки газа

, (18.5)

где Gc - расход газа через сопловой аппарат.

Выражая Gc и Gyт через параметры потока получим

, (18.6)

где относительная величина радиального зазора;

- относительный диаметр лабиринтного уплотнения.

Уравнение (18.6) получено при условии, что количество газа Gyт не совершает работу за счет расширения на рабочих лопатках.

В ступени с обандаженными рабочими лопатками радиальный зазор мало влияет на характер потока, протекающего через каналы рабочего колеса и потеря от зазора обусловливается в основном утечкой газа.

Утечка G_ут зависит от степени реактивности на периферии и относительной величины зазора.

При радиальном уплотнении лабиринтового типа утечку можно определить по полуэмпирической формуле

, (18.7)

где k₁ - коэффициент, вычисляемый по формуле

где - относительная площадь зазора у бандажа;

перекрыша рабочей лопатки у периферии, мм;

- величина зазора;

z - число лабиринтов;

ρ_п - реактивность ступени на периферийном диаметре.

Установка бандажа на рабочих лопатках существенно снижает утечки рабочего тела через радиальный зазор, улучшает аэродинамику обтекания периферийных участков рабочих лопаток, исключает перетечки между соседними межлопаточными каналами.

Применение бандажа важно для турбин высокого давления и малых размеров. Из соображения прочности лопаток не всегда можно применять бандаж, особенно в газовых турбинах.

Для безбандажных турбинных ступеней потери энергии от протечек через радиальные зазоры закрученных рабочих аппаратов можно определить по формуле В.К.Гребнева

, (18.8)

где относительная площадь радиального зазора.