33. Основные параметры ступени турбины. Изменение параметров по высоте лопатки.

К числу основных параметров элементарной ступени осевой турбины, как и ранее для осевого компрессора, относятся две группы параметров. Первая группа – геометрические и газодинамические (в том числе кинематические), параметры профиля, скорости потока, числа М, углы поворота, углы атаки и отставания, конфузорность течения и др. Ко второй группе относятся специфические параметры, введенные и используемые в теории турбомашин – степень реактивности, коэффициент теоретической работы и коэффициент расхода. Рассмотрим последовательно эти основные параметры элементарной ступени осевой турбины. Параметры, относящиеся к охлаждению, составляют самостоятельную группу.

Характерные параметры течения устанавливаются при совместном рассмотрении скоростей потока (определяемых планом скоростей) и геометрических параметров обтекаемой этим потоком решетки. Для примера на рис. 8.3 показана типичная решетка РК осевой турбины.

Рис. 8.3. Схема основных параметров рабочей решетки и обтекающего ее потока

Углы атаки: для РК i_РК=_1л–₁><0; для СА i_РК=_0л–₀><0, где _1л и _0л – углы, составляемые касательной к средней линии профиля на входе и фронтом решетки (соответственно для РК и СА). Положительное значение углов атаки соответствует направлению потока на вогнутую часть профиля (в «корыто»), отрицательное – на выпуклую часть профиля (на «спинку»).

Эффективный угол на выходе из решетки является одним из важнейших геометрических параметров решетки. Причем при околозвуковых скоростях за решеткой поток выходит из нее под углом, близким к эффективному, т. е. этот конструктивный угол решетки совпадает с газовым углом потока. Эффективный угол характеризует не только закрутку потока, но и пропускную способность турбинной решетки – важный конструктивный параметр турбин ГТД.

В соответствии с этим углы отставания определяются зависимостями:

для СА для РК

34. Уравнение радиального равновесия. Условия связи между составляющими скорости на различных радиусах.

Для определения изменения параметров по радиусу лопаточного венца компрессора необходимо использовать метод, изложенный в гл. 5. Ниже для наглядности преимуществ и недостатков применяемых методов расчета распределения параметров потока по радиусу воспользуемся упрощенными соотношениями теории цилиндрической ступени, считая жидкость несжимаемой, не учитывая потерь и принимая величину H^*=f(r)=const. Из упрощенного уравнения радиального равновесия и уравнения Бернулли - однозначная связь между законами изменения окружной и осевой компонент абсолютной скорости: (6.22)

Для определения изменения с_а для закона постоянной реактивности воспользуемся формулой (6.10):

c_u=u(1–)–H_т/(2u). (6.23) Подставляем выражение (6.23) при =const и H_т=const в уравнение (6.22) и получим для закона постоянной реактивности (6.24)

Поскольку в формуле (6.23) =const, H_т=const, u=r, то: c_u=Аr+В/r (6.25) где А и В – постоянные величины. Для случая H_т=const при А=0 соотношение (6.25) дает закон закрутки c_ur=const;

при В=–/2 – закон постоянства циркуляции.

Таким образом, зная с_u, с_а и величину окружной скорости на каждом радиусе проточной части, можно построить треугольники скоростей и определить все параметры ступеней.

Т.к. H_т=f(r)=const, то

где , а окружные и осевые компоненты скорости отнесены к u_к.

Рис. 6.23. Треугольники скоростей на трех характерных радиусах проточной части ступени осевого компрессора, спрофилированные по закону постоянства циркуляции (расчет для =0,5):

а – периферийный радиус; б – средний; в – втулки