Вопрос № 298 Газодинамические характеристики решеток.

Газодинамические характеристики решеток необходимы для теплового расчета турбинных ступеней. К основным газодинамическим характеристикам относят коэффициент потерь энергии, коэффициент расхода и угол выхода потока из решетки.

Коэффициентом потерь энергии решетки называют отношение потерь энергии в потоке к располагаемой энергии потока в решетке .

коэффициенты потерь энергии сопловой решетки

рабочей решетки

Процесс в h,s-диаграмме для сопловой (а) и рабочей (б) решеток

Коэффициентом расхода решетки называют отношение действительного расхода через решетку к теоретическому расходу массы рабочего тепла через эту решетку

Теоретический расход массы для суживающихся решеток при дозвуковых скоростях подсчитывают по площади выходного сечения, перпендикулярного направлению потока, и теоретическим параметрам в этом сечении:

для сопловой решетки

где F₁ = l₁O₁z_1; z₁ — число сопловых каналов в решетке; c_1t, и υ_1t -- теоретические скорость и удельный объем на выходе из сопловой решетки;

для рабочей решетки

где F₂=l₂O₂z₂ — число каналов (или лопаток) в решетке; w_2t и υ_2t— теоретические скорость и удельный объем на выходе из рабочей решетки (см. рис. 2.28).

Действительный расход рабочего тела через решетку отличается от теоретического из-за неравномерного поля скоростей в выходном сечении. Эта неравномерность связана с наличием пограничных слоев на выпуклой и вогнутой сторонах лопатки и на торцевых поверхностях каналов, а также с неравномерным полем давления в выходном сечении канала — давление на выпуклой стенке (на спинке) меньше давления на вогнутой поверхности. При определении теоретического расхода предполагается давление в выходном сечении постоянным и равным давлению за решеткой. Для влажного пара действительный расход отличается от теоретического также вследствие влияния процессов переохлаждения пара, наличия капелек влаги в потоке.

Углом выхода потока из решетки α₁, β₂ называют среднее значение углов направления векторов действительных скоростей за решеткой. При этом осреднение производят по шагу t и высоте l с помощью уравнения количества движения.

Как правило, действительный угол выхода из решетки определяют экспериментально. Если экспериментальные данные отсутствуют, то для современных аэродинамически отработанных решеток при дозвуковых скоростях за действительный угол выхода принимают значение эффективного угла выхода:

для сопловой решетки

для рабочей решетки

Вопрос № 299 в чем разница между конфузорным и диффузорным течением потока?

Одномерные течения в каналах разделяются на конфузорные и диффузорные.

Конфузорными называются такие течения в каналах, когда скорость рабочего тела увеличивается в направлении потока.

Диффузорными называются течения, в которых скорость рабочего тела уменьшается в направлении потока.

В проточных частях турбомашин (паровых и газовых турбин, компрессоров) конфузорными являются течения в каналах сопловых и рабочих лопаток турбин, во входных патрубках этих машин; диффузорными являются течения в каналах направляющих и рабочих лопаток компрессоров, в выходных патрубках паровых и газовых турбин и компрессоров, в диффузорных элементах стопорных и регулирующих клапанов. Следует отметить, что в каналах рабочих лопаток специальных ступеней течение пара или газа может быть диффузорным.

Из уравнения сохранения энергии следует, что при конфузорном течении; например в соплах турбины, вдоль потока вместе с увеличением скорости рабочего тела уменьшается его энтальпия; в диффузорных потоках, наоборот, энтальпия растет, так как скорость падает. В сопловых каналах вместе с падением энтальпии уменьшается и давление вдоль канала, т.е. в этом случае говорят о расширении рабочего тела, и наоборот, в диффузорных каналах давление увеличивается по направлению потока, в этом случае говорят о сжатии рабочего тела