Выхлопная часть турбомашины

 

Изобретение м.б. использовано в паровых и газовых турбинах. Изобретение позволяет повысить экономичность турбомашины. Выхлопной патрубок 6 расположен за турбинной ступенью 1, и его внутренний и наружный обводы 7 и 8 образуют диффузор (Д) 9. Обводы 7 и 8 выполнены исходя из отношения площади на выходе к площади на входе Д 9, зависящего от , относительного радиального зазора

СОЮ: СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 ии 4 F 01 D 25/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4248042/24-06 (22) 25.05.87 (46) 30.01.89, Нюл. Р 4 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Ю.Ф.Косяк, A.Â.Ãàðêóøà, В.Е.Добрынин, A.Ä.Кантемир, А.В.Лапузин и Ю,А,Юдин (53) 621. 165 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1281683, кл. F 01 9 5/14, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 688658, кл. F 01 D 25/30, 1976, (54) ВЫХЛОПНАЯ ЧАСТЬ ТУРБОМАШИНЫ (57) Изобретение м. б. использовано в паровых и газовых турбинах. Изобретение позволяет повысить экономичность турбомашины. Выхлопной патрубок 6 расположен за турбинной ступенью 1, и его внутренний и наружный обводы 7 и 8 образуют диффузор (Д)

9. Обводы 7 и 8 выполнены исходя из отношения площади на выходе к площади на входе Д 9, зависящего от, относительного радиального зазора

1454991

ih(x

Рвх

+ (123 рабочего колеса 3, площади на выхо« де Д 9 и геометрических характеристик ступени 1. Рабочее тело из рабочего колеса 3 и радиального зазора

4 .поступает в Д 9, в котором. происходит преобразование кинетической энерИзобретение относится к турбино" строению и может быть использовано в паровых и газовых турбинах.

Целью изобретения является повышение экономичности турбомашины путем увеличения эффективности выхлопного патрубка sa счет оптимизации его диффузора совместно с последующей ступенью..

На фиг, 1 показана выхлопная часть турбомашины, продольное сечение; на фиг. 2 — то же, I, II u III варианты выполнения наружного обвода диффузора; на фиг. 3 — зависимость коэффициента ((„ ) полных потерь выхлопного патрубка от степени расширения диффузора (n ); на фиг. 4 — линии тока по варйанту I диффузора; на фиг. 5 - линии тока по варианту II диффуэора на статическом стенде; на фиг. 6 — то же, на модельной турбине; на фиг. 7 — зависимость КПД () отсека ступеньпатрубок от режимных параметров (u/ñ ); на фиг. 8 значения относительной скорости (с " с/с, ) на периферии входного сечения диффузора о высоте (1).

Выхлопная часть турбомашины со" держит турбинную ступень 1, образованную н.аправляющим аппаратом 2 и рабочим колесом 3, которое установлено с радиальным зазором 8 4 35 относительно статора 5. 3а турбинной ступенью 1 расположен выхлопной патрубок 6 с внутренним 7 и наружным 8 обводами, образующими диффузор 9. Наружный и (или) внут- 40 ренний обводы 7, 8 выполнены исходя из отношения площади Гв,х на выходе к площади F „ на входе диффузора

i9 определяемого выражением гии рабочего тела в потенциальную, зависящее от отношения укаэанных площадей Д 9. Оптимальная степень расширения Д 9 и безотрывность течения на его периферии повышают

КПД турбомашины. 8 ил. выл (О, 95... 1, 05) —,— — 1 вх

45 tdP<„ 1 P 1и . и <™ и

)8 где F =0 /Р„- относительный радии альный зазор между рабочим колесом 3 и статором 5 (D„ - периферийный диаметр входного сечения диффузора 9); е 1и, Pù †. углы выхода иэ лопаток 10 направляющего аппарата 2 и входа в лопатки 11 рабочет

ro колеса 3 на периферии турбинной ступени 1;

F — площадь на выхо вых„ диффузора 9 при

О.

Отношение Гв ц, к F „ является

ыиб ступенью (n ) расширения диффузора

9 при F = О, Направляющий аппарат

2 и рабочее колесо 3. содержат лопатки 10 и 11. Кривые 12 и 13 (фиг.3) характеризуют зависимости от

1 И п, полученные на статическом стенде и на турбине. Кривые 14, 15 и 16 (фиг.7) характеризуют зависимости от u/ñ соответственно для . I, II H III вариантов.диффузора.

Кривые 17, 18 и 19 (фиг ° 8) характеризуют изменения значений с по 1. за натурной ступенью, sa модельной ступенью и на статическом стенде соответственно., Выхлопная часть.турбомашины работает следующим образом.

Рабочее тело из рабочего колеса

3 турбинной ступени 1 и из радиального зазора 4 попадает в диффузор 9

3 145499 в котором происходит преобразование кинетической энерг .;и рабочего тела

I в потенциальную. Степень этого преобразования зависит от степени расширения диффузора 9, т.е. отношения

5 ь,„ /Р ь„диффузора 9. В случае выполнения степени расширения диффузора 9 выхлопного патрубка 6 без учета величины радиального зазора

4 сопротивление такого выхлопного патрубка 6 относительно выше из-за заниженного значения n .. Учет и периферийной степени реактивности и относительной величины радиального зазора 4 в совокупности определяют положительное влияния высокоскоростной протечки через радиальный зазор 4. Действие указанной протечки аналогично эффекту вдува в пограничный слой вдоль наружного обвода 8 диффузора 9. Увеличение степени расширения диффузора 9 за счет наружного 8 и (или) внутреннего 7 обводов позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление выхлопного патрубка 6, так как в диффуэоре 9 благодаря закрученной высокоскоростной струе через радиальный зазор 4 реализуется безотрывное течение, что позволяет максимально испольэовать его восстановительную способность.

Оптимальность определения отношения Р /F „подтверждается данными 35 вых экспериментальных исследований: оп:тимальная и = 2,08 (фиг.3> кривая

13), безотрывность течения на периферии диффузора 9 (фиг. 6), повыill // /

4 шение КПД (фиг.7) и распределение относительной скорости (фиг.8). формула и э о б р е т е н и я

Выхлопная часть турбомашины, содержащая турбинную ступень, образованную направляющим аппаратом и ра1 бочим колесом, последнее установлено с радиальным -зазором (8 ) отноР сительно статора, и расположенный за турбинной ступенью выхлопной пат рубок с внутренним и наружным обводами, образующими диффузор, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьйьения экономичности, отношение площади F íà выходе из диффузора к площади Рь„на его входе определяют исходя иэ выражения вых вых.о — — — = (O, 95... 1,05} — — — — 1+ ЬХ ЬХ

45 tdPщ

+ (123- — — — — — - ) 8

td В,„-tdet,„ где о = 8 /9 — относительный радир альный зазор между рабочим колесом и статором;

D - периферийный див аметр входного сече ния диффузора, 0(Р углы выхода иэ лопаток направляющего аппарата и входа в лопатки рабочего келеса на периферии турбинной ступени;

Fв х площадь на выходе

Ьв| хо диффузора зафи g =О.

i 454991

0,8

0,76

074

0,7

Фиа 7

1454991 дц 00

О/Ср

1454991

f,0

У б=с сср

2,$

a,s

Фиг. 8

Составитель В.Гуторов

Техред Л .Олийнык Корректор В,Гирняк

Редактор Л.Веселовская

Заказ 7424/37 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4