Влияние косого среза на работу решетки
Однако, прежде чем окончательно решать вопрос о форме межлопаточных каналов, обратим внимание на одну особенность турбинной решетки. Турбинные лопатки размещены в решетке под углом к плоскости вращения турбины (рис.19). Благодаря этому на выходе из каждого канала появляется так называемая область косого среза. Косым срезом называется область канала, расположенная между узким сечением канала АВ и выходным сечением АС. 
Какое же влияние оказывает наличие косого среза на характер потока в каналах решетки?
Опыт показывает следующее.
Если отношение давлений больше, или равно критическому отношению давлений 
, то влияние косого среза незначительно и им можно пренебречь. В этом случае (рис.19.б) в узком сечении канала устанавливается давление Рd, равное давлению за решеткой, т.е. расширение пара заканчивается внутри канала, до косого среза. При течении пара в косом срезе ни величина скорости, ни направление потока не изменяются. Для того чтобы подчеркнуть, что формирование потока в этом случае заканчивается внутри канала, без влияния косого среза, обозначим выходной угол потока α1 дополнительным индексом «о», т.е. будем считать α1=α1о.
Если же отношение давлений меньше критического отношения давлений 
, то структура потока будет иной. Внутри решетки, от входного сечения до узкого сечения АВ, каналы имеют сходящуюся форму. Поэтому в узком сечении устанавливаются критические параметры пара (рис.19.в). Расширение пара от критического давления 
до давления Рd за решеткой могло бы быть обеспечено только в расходящейся части канала, так как скорости пара будут сверхзвуковыми. Однако в нашем случае вместо расходящейся части канала за узким сечением расположен косой срез. Опыт показывает, что косой срез в известной степени может выполнить роль расходящейся части канала. В косом срезе происходит некоторый поворот потока в сторону увеличения угла α1, и за счет этого сечения потока увеличивается. Выходной угол потока в этом случае может быть представлен в виде суммы:
α1=α1о+∆α
где ∆α – угол отклонения потока в косом срезе.
Если речь идет о течении пара в рабочей решетке, то необходимо рассматривать относительное движение пара. В этом случае выходной угол потока β2 также представляется в виде суммы:
β2=β2о+∆β
Величина угла отклонения ∆α (или ∆β) может быть рассчитана с той или иной степенью приближения. На рис.20 и 21 представлены графики, позволяющие определить угол отклонения в косом срезе. Если отношение давлений больше или равно критическому отношению давлений, то ∆α(∆β)=0. Если отношение давлений меньше критического, то угол отклонения зависит от выходного угла потока.
Таким образом, для направляющего аппарата:
∆α = ƒ(α1, 
) (2.3.12)
Для рабочей решетки:
(β2, 
) (2.3.13)
Итак, мы установили, что в косом срезе может быть обеспечено расширение пара до давления ниже критического и получены сверхзвуковые скорости, причем расширение пара сопровождается некоторым отклонением потока в сторону увеличения выходного угла. Однако больших сверхзвуковых скоростей за счет расширения в косом срезе получено быть не может. Дело в том, что в пределах косого среза может быть осуществлено отклонение потока не долее, чем на 2о÷3о и потому давление в выходном сечении АС не может быть значительно ниже критического.
В связи с этим вводится понятие о расширительной способности косого среза. Под расширительной способностью косого среза понимается некоторое минимальное давление Рпр, которое может быть достигнуто в выходном сечении за счет расширения в косом срезе.
Отношение Рпр к начальному давлению 
будем называть предельным отклонением давлений mпр. Значения mпр в зависимости от выходного угла потока приведены в виде графика в виде графика на рис.22.
Теперь подведем некоторые итоги, перечислив возможные режимы течения пара в турбинной решетке.
1. Если отношение давлений больше критического, т.е. > 
( > ), то скорость пара за решеткой будет дозвуковой. Косой срез при таком режиме течения практически не оказывает влияния на работу решетки со сходящимися каналами и потому давление и скорость пара в узком сечении АВ и выходном сечении АС почти одинаковы, а выходной угол потока в косом срезе не изменяется:
∆α = 0; α1 = α1о
∆β = 0; β2 = β2о (3.50)
2. Если отношение давлений равно критическому, т.е. = ( = ), то в узком сечении устанавливаются критические параметры. Влияние косого среза по-прежнему пренебрежимо мало и потому на выходе из решетки может получена скорость, близкая к скорости звука; отклонение потока в косом срезе не происходит, т.е. сохраняется условие (3.50).
3. Если отношение давлений меньше критического, но больше или равно предельному, т.е. > ≥ mпр ( > *≥ mпр), то в узком сечении сохраняется критическое давление пара, но начинает работать косой срез. За счет расширения пара в косом срезе от критического давления за решеткой, в решетке со сходящимися каналами могут быть получены небольшие сверхзвуковые скорости. Расширение в косом срезе сопровождается некоторым отклонением потока в сторону увеличения выходного угла и потому:
∆α>0 α1=α1о+∆α (3.51)
или
∆β>0 β2=β2о+∆β
4. Если отношение давлений меньше предельного, т.е. < mпр, то косой 
срез не может обеспечить расширение пара до конечного давления за решеткой. В этом случае каналы решетки за узким сечением должны иметь расходящуюся часть (рис.23). На выходе из такой решетки может быть получена скорость, существенно больше скорости звука. Если же расходящаяся часть канала отсутствует, то энергия расширения пара от Рпр до Рd теряется, т.к. расширение происходит за решеткой.
На практике в паровых турбинах чаще всего применяются решетки со сходящимися каналами, с использованием расширения в косом срезе или без него. Решетки с расходящимися каналами иногда применяются в направляющих аппаратах первых ступеней.
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 2443;