Профильные и концевые потери

Общие потери в решетке (со-ой или р-ей) оцениваются суммой коэффициентов профильных и концевых потерь z=z_пр+z_конц,

где профильные потери условно разделяют на потери трения, кромочные и волновые: z_пр=z_тр+z_кр+z_волн.

Потери на трение определяются аэродинамическими особенностями течения рабочей среды в пограничных слоях, формируемых на вогнутой поверхности и спинке лопаток соответствующих решеток.

Кромочные потери связаны с вихреобразованием за выходными кромками лопаток и эффектами внезапного расширения за ними. Кромочный след приводит к существенной неравномерности потока, которая является источником потерь из-за затрат энергии на выравнивание поля скоростей в следе. Коэффициент кромочных потерь зависит от толщины выходной кромки D_кр лопатки и относительного шага решетки: . относительный шаг .

Волновая составляющая потерь определяется затратами энергии на формирование волн разрежения, скачков уплотнения и других эффектов около- и сверхзвуковых режимов течения в межлопаточных каналах турбинных решеток.

Концевые потери в турбинных решетках связаны с формированием вторичных вихревых течений в их периферийных и корневых сечениях. Из-за повышенного давления у вогнутой поверхности лопатки в пограничном слое на торцевых стенках канала решетки (периферийном и корневом) происходит перетекание среды к спинке, где давление ниже. На спинке осуществляется взаимодействие с основным пограничным слоем на профиле лопатки, в результате чего образуются вихревые шнуры и резко увеличивается толщина пограничного слоя

11.1 Потери о трения диска. h_оi=h_ол-(x_тр^д+x_парц+x_у+x_вл)

Источником потерь трения диска являются затраты энергии на трение в зазоре между вращающимся диском и поверхностью тела диафрагмы. При этом в рассматриваемом зазоре толщиной s формируются рециркуляционные образования.

коэффициента трения равен k_тр =(0,45…0,8)×10^-3

11.2 Потери связанные с парциальным подводом пара в ступени. Степенью парциальности турбинной ступени называют отношение длины окружности, занятой каналами сопловой решетки, через которые осуществляется доступ водяного пара к рабочей решетке, к общей длине окружности, определяемой по среднему диаметру d_ср: e =z₁t₁/(pd_ср).

x _парц= x _в+ x _сегм m-количество венцов ступени (1,2)

Рабочая решетка выполняет функции вентилятора, захватывая и перемещая часть рабочей среды, что требует затрат энергии.

Потери на концах дуг сопловых сегментов связаны с удалением застойной части водяного пара из межлопаточных каналов рабочей решетки, когда при вращении они приближаются к дуге активного подвода пара из каналов сопловой решетки. Кроме того, в этой зоне нарушается структура основного потока, что также вызывает потери энергии.

11.3 Потери от утечек и от влажности пара. В турбинной ступени имеют место утечки рабочей среды через диафрагменное (DG_ду) и надбандажное (DG_бу) уплотнения (рис.7.4, а). Кроме того, существуют утечки в корневом сечении ступени (корневая утечка (DG_ку) и через разгрузочные отверстия в диске (DG_отв).

Для надбандажных уплотнений (r_ср – степень реактивности на среднем диаметре) Для диафрагменных уплотнений турбинных ступеней активного типа ,

где k_у – поправочный множитель, значение которого для прямоточной схемы уплотнения находят по рис, а для ступенчатого уплотнения k_у =1; m_у – коэффициент расхода уплотнения; z – число гребней диафрагменного уплотнения. F₁ – площадь выходного сечения сопловой решетки; m₁ – коэффициент расхода сопловой решетки а-осевой r-рад-ый

x_вл=2u/с_ф[0,9y₀+0,35(y₂-y₀)] y₀, y₂ – степени влажности, соответственно, на входе в сопловую решетку и на выходе из рабочей решетки турбинной ступени, а =0,4…1,4 – коэффициент, зависящий от конструкции ступени и ее параметров.

Определяются следующим факторами: неустойчивость равновесного состояния; запаздывание конденсации с переохлаждением; потери на транспорт влаги (разгон и торможение); изменение кинематических характеристик (треугольников скоростей); дробление и сепарация капель влаги, образование пленок. Ухудшения экономичности, наличие влаги приводит к эрозионному износу, прежде всего, входных кромок рабочих лопаток, а также других элементов турбинной ступени

11.4 h_ол=f(u/с_ф).