автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Характеристики осевой турбинной ступени с радиальным сопловым аппаратом при полном и частичном подводе рабочего тела

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛКВДИ ЗИЕРХЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ФАДЕЕВ ВАЛЕРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ХАРАКТЕРЛСТШ ОСЕВОЙ ТУЕЕИШОЙ СТУПЕНИ С РАДИАЛЬНЫМ СОШЮШМ АППАРАТОМ ПГИ ПОЛНОМ И ЧАСТИЧНОМ ПОДВОДЕ РАБОЧЕГО ТЕЛА

Специальность 05.04.12 - Турбомашиш и турбоустановки

Автореферат

диссертации на соискание учоной степени кандидата технически наук

Москва

1992

Работа выполнена в Московском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетическом институте.

Научный руководитель: кандидат технических наук доцент Лазарев Л.Я.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт тепловых процессов

Защита состоится в аудитории Б-409 14 февраля 1992 г. в 14 час. СО мин. на заседании специализированного Совета К С53.16.05 Московского энергетического института. Отзыеы, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 105835, ГСП, г.Москва, Е-250, Красноказарменная ул., д.14, Ученый Совет ¡.Э'Л.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан "_"_1592 г.

Ученый секретарь

профессор Емин О.Н.,

кандидат технических наук ст.науч.сотр. Салтыков В.П.

специализированного Совета К 053.I6.C5

Лебедева А.И.

к.т.н. ст.н.с.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Создание высокоэффективных паровых и газовых турбин, удовлетворяющих современным требованиям по экономичности и надежности, остается по-прежнему важнейшей задачей энергомашиностроения. Одним из основных направлений почышения эффективности турбин являются совершенствование элементов проточной части, разработка и исследование новых нетрадиционных типов турбинных ступеней.

Анализ конструкций крупных энергетических турбин указывает на существование цротиворечия между осевым направлением течения рабочего тела в проточной части турбины и радиальным направлением подвода и отвода потока. Это приводит к существенному усложнению конструкции и технологии изготовления цилиндров, трудностям в обеспечении равномерности тепловых расширений и напряжений. Кроме того, поя ляются дополнительные потери энергии в подводящих патрубках, разделителе потоков и в первых ступенях отдельных цилиндров, связанных с поворотом потока на 90° и неравномерностью поля скоростей на входе в ступень.

Данное противоречие может быть эффективно решено использованием в качестве первых ступеней цилиндров одно- и двухпоточных радиально-осевых ступеней различных конструкций. В таком цилиндре рабочее тело может быть подведено к радиальному сопловому аппарату при помощи спиральных (улиточных) патрубков, а поворот от радиального к осевовд направлению осуществлен либо в профилированном радиально-осевом рабочем колесе, либо в безлопаточном кольцевом радиально-осевом канале. При использовании этих элементов проточной части обеспечиваются равномерность параметров потока на входе в ступень, минимальные значения потерь энергии, равномерность тепловых расширений и напряжений, высокая технологичность конструкции, уменьшение стоимости энергетической установки.

В связи с изложенным, разработка предложений по оптимальным конструкциям первых ступеней цилиндров турбин и их теоретическое и экспериментальное исследование является весьма актуальной и перспективной задачей.

Цель работы.

I. Экспериментальное и расчетное исследование характеристик потока в радиальгл-осевых осесимметричных каналах различной геометрии при переменных режимах течения.

2. Исследование структуры потока и энергетических характеристик радиально-осевых каналов при парциальном подводе рабочего тела.

3. Экспериментальное исследование эффективности турбинной ступени с радиальным сопловым аппаратом и осевым рабочим колесом (ступень типа РСАОК) при различных способах организации частичного подвода в широком диапазоне режимов работы.

4. Расчетно-экспериментальная оценка возбуждающих сил в ступени типа РСАОК при парциальном подводе.

5. Уточнение методики расчета ступени типа РСАОК и ее элементов при парциальном подводе.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- усовершенствована методика эксперимента и обработки экспериментальных данных;

- изучена структура потока в кольцевых радиально-осевых каналах при переменных значениях степени радиальности канала, интенсивности закрутки потока, перепада давлений, степени парциальнос-ти и числа дуг подвода;

- экспериментально опробированы в ступени типа РСАОК различные способы регулирования расхода рабочего тела, а именно: изменение угла выхода потока поворотом лопаток радиального соплового аппарата, кольцевое прикрытие проходного сечения при входе

в канал и парциальный подвод;

- доказано, что уровень амплитуды гармоник возбуждающих сил в ступени РСАОК при парциальном подводе рабочего тела,значительно ниже, чем в осевой и радиальной ступени;

- усовериенствована методика расчета ступени и ее элементов при различных способах организации частичного подвода.

Степень достоверности и обоснованности результатов. Основные научные положения, изложенные в работе, подтверждены большим количеством экспериментальных данных. Проведенная оценка погрешностей измерений, методика экспериментальных исследований, тщательная тарировка и калибровка измерительных средств дздт основания утвзрядать, что полученные данные достоверны.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на:

I. Научно-технической конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в научно-технический прогресс", г.Севастополь, апрель 1985 г.

2. Научно-технической конференции ШИ "Современные проблемы энергомашиностроения", г.Москва, декабрь 198-5 г.

3. Научно-технической конференции "Некоторые актуальные проблемы создания и эксплуатации турбинного оборудования", г.Свердловск, ноябрь 1986 г.

4. Республиканской научно-технической конференции "Математическое моделирование процессов и конструкций энергетических и транспортных турбинных установок в системах их автоматизированного проектирования", г.Харьков, сентябрь 1988 г.

5. Всесоюзной конференции "Современные проблемы механики и технологии машиностроения", г.Москва, апрель 1989 г.

6. Республиканской конференции "Прогрессивные материалы, технологии и конструкции в машино- и приборостроении", г.Калуга, 1990 г.

7. Газодинамическом семинаре кафедры паровых и газовых турбин, ЮИ, г.Москва, май 1991 г.

8. Заседании кафедры паровых и газовых турбин, ШИ, г.Москва, октябрь 1991 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 научных статей, выпущено б научно-технических отчетов, получено 2 авторских свидетельства и I патент на изобретение.

Практическая ценность работы. Обобщение полученных в данной работе результатов позволило разработать методику проектирования нетрадиционной радиально-осевой ступени при полном и частичном подводе рабочего тела, имеющей ряд преимуществ перед осевыми и ра-диально-осевыми ступенями. Исследования автора внесли вклад в описание структуры потока в кольцевых радиально-осевых каналах при полном и парциальном подвода рабочего тела, позволили предложить оптимальную форму обводов канала и конструктивные мероприятия, направленные на снижение потерь энергии потока.

Результаты выполненных опытов свидетельствуют о целесообразности применения турбинной ступени, состоящей из радиального соплового аппарата, осевого рабочего колеса и кольцевого радиально-осевого канала, расположенного между ними, в одно-, двухпоточных цилиндрах высокого, среднего и низкого давления как при полном, так и при частичном подводе рабочего тела.

Разработанные конструкции и методики расчета могут с^ть использованы при пг ^вотировании турбин.

- о -

Личный вклад автора. Автором разработаны и созданы экспериментальные модели, усовершенствованы методики эксперимента и обработки данных. Проведены экспериментальные исследования, составляющие существо данной диссертационной работы; предложены физические объяснения явлений, обнаруженных в экспериментах. Разработаны рекомендации по профилированию кольцевых радиально-осевых каналов, радиального соплового аппарата и осевого рабочего колеса с целью уменьшения потерь энергии в ступенях. Приведены рекомендации и расчеты относительных амплитуд гармоник вогфждащих сил при парциальном подводе рабочего тела.

Автор защищает: результаты экспериментального исследования характеристик потока в элементах проточной части турбинной ступе-' ни типа РСАОК; зависимости изменения коэффициента потерь энергии, углов выхода потока от геометрических и режимных параметров; конструктивные мероприятия по снижению потерь энергии, обеспечению однородного поля скоростей и углов потока на входе в рабочее колесо с целью повышения его динамической надежности; рекомендации по использованию способов организации частичного подвода рабочего тела.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 226 страницах, включает 118 страниц машинописного текста, иллюстрируется 155 рисунками и состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованной литературы из 86 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе обоснована актуальность цроблемы и приведен обзор научно-технической литературы по исследованию турбинных ступеней различных типов при полном и частичном подводе рабочего тела; показано влияние парциальности, числа дуг подвода и зазора мезду решетками ступени на динамические напряжения в рабочих лопатках; рассмотрены основные задачи, возникающие при исследовании закрученных потоков в криволинейных осесимметричных безлопаточных каналах и современный взгляд на особенности таких течений.

Анализ характеристик одно- и двухпоточных радиально-осевых ступеней (РОС и ДРОС) показал, что, несмотря на достигнутый в них высокий уровень 1ЩЦ., использование ступеней такого типа в крупных энергетических турбинах сдерживается сложностью изготовления и обеспечением динамической прочности вращающего лопаточного аппарата. В то же время ступень типа РСАОК (рисЛ), предложенная ка-

федрой паровых и газовых турбин ЮИ, с одной стороны обладает преимуществами РОС и ДРОС, с другой - проста в изготовлении и надежна в работе. Ступень такого типа удачно компануется с последующими осевыми-в цилиндрах высокого, среднего и низкого давлеичя большинства отечественных турбин. Серия экспериментов, проведенная на модельной однопоточной ступени, показала достаточно высокую ее эффективность. Максимальные значения КОД составили

= 0,81-0,82, а по параметрам торможения-___= 0,87-0,88.

Обзор информационных источников показал, что в осевых ступенях,увеличение числа дуг подвода при постоянной степени парциаль'ности с одной стороны однозначно приводит к снижению КВД , с другой - уменьшает динамические напряжения в рабочих лопатках. В радиально-осевых ступенях опыты по влиянию числа дуг подвода на КПД г>с- - на первый взгляд противоречат друг другу. Однако более глубокий анализ физических процессов позволил объяснить различия в результатах и поставить задачу исследования ступени РСАОК при рас-,' пределенной парциальности.

Из обзора следует, что совершенствование и оптимизация геометрии ступеней типа РСАОК является перспективной задачей. Практически не ступени (как экспериментально, так и теоретически) является КРОК, течение в котором может оказать существенное влияние на энергетические и прочностные характеристики всей ступени.

По результатам обзора литературных данных сформулированы основные задачи исследования.

Вторая глава посвящена описанию экспериментальных стендов и исследуемых моделей, методике исследований, систем измерений и оценке точности определения КВД и коэффициента потерь энергии.

Исследования ступени и ее элементов проводились в экспериментальной турбине, а также на стенде статических исследований.

Проточная часть ступени типа РСАОК состоит из следующих последовательно расположенных элементов (рис.1): радиального сопло-

Рис.I. Схема и основные раз-мери модели турбинной ступени типа РоАОК:

1 - радиальный сопловой аппарата (РСА);

2 - кольцевой радиаль-но-осевой канал (КРОК);

3 - осевое рабочее колесо (ОРК)

изученным элементом такой

вого аппарата (РСА), кольцевого радиально-осевого канала (КРОН) и осевого рабочего колеса (ОРК). РСА набран из лопаток с профилем C-9QI8A с выпуклой спинкой в косом срезе. Хорда профиля Ь, = 0,040 м, эффективный угол выхода ^эр = ft<~cs¿n сц/t, = 20°I0 , количество лопаток л, = 28, высота - 1( = 0,015 м, относительная толщина выходной кромки = A^/cti = 0,09. Осевое рабочее колесо облопачено профилями типа Р-2617Бк: b¿ = 0,018 м, |Ьг:> = 18°, z2 = 64, 1а = 0,020 м, Дкр= 0,07. Обводы КРОН, внутренний - вращающийся, а внешний - неподвижный, имеют образующую в форме эллипса. Экспериментальные исследования турбинной ступени проводились на водяном паре, что позволяло в широком диапазоне изменять ренимные параметры. Система измерений стенда позволяет определять внутренний относительный коэффициент полезного действия, степень реактивности ступени, а также исследовать поле скоростей на выходе из рабочего колеса. Анализ точности измерения КЦЦ показал, что система измерений позволяет определять коэффициент полезного действия с относительной погрешностью 1% oí истинногс значения КЦЦ i¡) • .

Составными элементами стенда статических исследований являлись РСА и КРСК от модельной однопоточной турбинной ступени. На Еыходе из рабочей части устанавливалось координатное устройство, имеющее четыре степени свободы. Так как исследуемые модели имели малые размеры, а существенно закрученный в РСА поток характеризуется значительными градиентами параметров во всех направлениях, детальное исследование структуры течения осуществлялось не многоканальным, а тремя отдельными зонами, имеющими малые диаметры ьходных отверстий. Для измерения полного давления использовался Г-образный зонд, направления потока - два идентичных по конструкции двухтрубчатых угломера. Кроме того, система измерений позволял, определять распределение статических давлений по обводам канала. Визуализация осуществлялась с помощью покрытия моделей масляной пленкой вместе с газовой сажей. Так как на выходе из КРОК поток неравномерный, вычисление коэффициента■потерь энергии и углов выхода потока проводилось по осредненным параметрам. Осреднение полей параметров потока за каналом производилось с сохранением суммарных потоков массы, полного теплосодержания, количества движения ь проекциях на окружное и осевое направления. Погрешность определения коэффициента потерь составила ¿0,5%, углов с(, и ^ -

г, г- О — " '

+J , о .

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования закрученного потока в кольцевых радиально-осевых каналах в зависимости от геометрических и режимных параметров.

Необходимость экспериментального исследования КРОК обусловлена решением трех задач. Во-первых, дать опенку применимости теоретических методов расчета КРОК по распределению паргметров потока в различных сечениях. Во-вторых, получить аэродинамические характеристики каналов - коэффициент потерь энергии, коэффициент расхода, углы выхода потока. В-третьих, детально изучить фигччес-кую картину течения в КРОК и сделать следующий шаг - разработать математическую модель для расчета течения вязкой жидкости в приближении пограничного слоя.

Основными геометрическими и режимными параметрами, характеризующими течение в КРОК, являются: степень радиальности канала /¿=с42/с1| , представляющая собой отношение диаметров - на выходе и входе; угол входа потока в канал ; степень конфузорности

- КР = (отношение площадей проходного сечения на выходе

и входе), числа Н и ^е .

Влияние значений р. и К, рассматривалось на двух каналах, существенно отличающихся степенью радиальности: первый -Ц = 0,84-0,91; второй - = 0,38-0,43. Картины течения в обеих каналах при изменении значений р. за счет диаметра внутреннего обвода с1йн оказались идентичными. Поэтому характерные режимы течения проанализируем по результатам визуализации на канале А (рис.2а) при р. = 0,84-0,91. Если течение на внешнем обводе при рассмотренных значениях Ц было безотрывным, то на внутреннем обводе: при уи = 0,87-0, 90 (рис.За,б) течение также безотрывное; при ^л $ 0,86 - на выходе из канала появляется возвратно-циркуляционная зона, которая при меньших значениях у1Д (^д = 0,84) распространяется вверх по потоку в осевом, а затем - в радиальном направлении. Сравнение положений границ зон возвратно-циркуляционного течения, полученное в опытах и расчетах,с использованием уравнений, описывающих дозвуковое завихренное течение идеального газа в радиально-осевом канале, показало хорошее совпадение, что подтвердило возможность применения теоретического метода исследования для оптимизации каналов данного типа.

Визуализация потока в канале А (рис.3) показала, что для' диапазона изменения значений 0,84 $ 0,90, в месте перехода радиального участка в осевой - течение безотрывное, которое под-

а'

V

г\

Тнесишй обвод

Внутренний оЩ '

¿0 5 <3 7

а) 0,130

0,122

0,114

0,10о

0,024 0,016 0,008

Канал А

0,024 1 0,016 0,008 ■ Канал Б

Рес.2. Геометрия исследованных каналов

Вид А (развернуто на плоскость)

а)

<9

Рис.3. Лиши тока на внутреннем обводе канала А-при переменнее значениях степени радиальности: а- и. =0,90; б- у =0,87; в-и =0,86; г- и. =0,84 (построено на основе визуализации ' течения)

тверкдается распределением статических давлений по внутреннему обводу канала (рис.4). На рис.4 также показаны характеристики течения и для канала Б (рис.26), у которого внутренний обвод выполнен в форме эллипса. Экспериментальные зависимости (риз.'1а) свидетельствуют о конфузорном характере течения в канале Б, тогда как в канале А в средней по длине канала части расположен диффу-зорный участок, связанный с местным увеличением проходного сечения в меридиональной плоскости. На рис.46 представлено изменение по высоте канала осредненных по окружности коэффициентов потерь энергии , в которые включены и потери энергии з РСА. Вблизи внутреннего обвода величина имеет максимальные значения по сравнению со средним ( 1( = 0,5) и периферийным ( 1(- = 0,9) сечением. Осредненные по уравнениям сохранения потери энергии составили для каналов А и Б соответственно= 0,127 и 0,085, что объясняется наличием диффузорного (неблагоприятного) течения в канале А. Поэтому последующие исследования ступени типа РСА0К проводились только с внутренним обводом, выполненным з форме эллипса. На рис.5 для канала Б представлено распределение углов выхода потока в радиальном и меридиональном направлениях с( . Изменение значений углов и от корня к периферии не велико (&сИ,,Ср~ 6°, ~ 4°) и сравнимо с изменением параметров потека по радиусу в зазоре за сопловой рехеткой осевой ступени такой же веерности.

Экспериментальные исследования КРСК при изменении угла выхода потока из РСА ( оС,^ = 10-20°) показали, что г.ри уменьшении значений с1,31рС одной стороны происходит увеличение потерь энергии в КРОН, с другой - исчезает_рагоЕая неравномерность потока от кромок РСА как при значении 4,= 0,1, так и при 1, = 0,9.

Существенное влияние на интегральные характеристики КРСК вызывает вращение внутреннего обвода канала вместе с рабочим колесом. При этом средняя величина потерь энергии уменьшалась с

0,087 до = 0,06, и значительно выровнялись поля углов о(1С1

)1ср

В четвертой г папе приведены результаты экспериментального исследования КРСК при парциальном подводе рабочего тела. Эти опыты позволили объяснить физические явления, происходящие в парциальной ступени типа РСА0К. Схема парциального РСА с КРСК на выходе и варианты организации частичного подвода, исследованные в зтатических условиях,представлены на рис.б.

Рис.5. Распределение углов шхода потока по шсоте канала Б: а - в меридиональном направлении, б - в радиальном направлении.

Рис.6. Схегл парциатьного РСА (I) с КРОК (4) на выхода -а: варианта организации частичного подвода: tí ~ е =0,50: в - е =0,2о

Известно, что в осевых ступенях при парциальном подводе в осевом зазоре кедду решетками происходит лишь небольшое растекание потока. Поэтому на краях дуги подвода в рабочем колесе наблюдается скачкообразное изменение окружного усилия. Как и предполагалось, наличие в проточной части ступени типа РСАОК безлопаточного радиально-осевого канала (рис Л) существенно меняет структуру потока в сечении перед рабочим колесом.

Исследования показали, что даже при степени парциальности е= С,25 и одной дуге подвода t = I на выходе из канала в большей части сечения наблюдается движение основного потока с меньшими или большими скоростями по высоте и длине окружности канала (рис.7). На рис.7 по оси абсцисс изображена развертка выходного сечения канала 360°), а по оси ординат - местный коэффи-

циент потерь энергии .

Итоговые результаты исследования влияния степени парциальности е и числа дуг подвода i на потери энергии в канале показаны на рис.8. При одной дуге подвода (г = I) увеличение значения f с уменьшением степени парциальности е связано с ростом потерь энергии при распространении активной закрученной струи в затопленном пространстве КРОК (рис.8а). Увеличение значений числа дуг подзода I при е = const сближает активные струи между собой и изменяет характер смешения: при большом числе i. смешение происходит в условиях взаимодействия спутных струй. При этом потери на смешение, а, следогательно, и средняя величина потерь энергии

в канале при увеличении числа дуг подвода возрастает (рис.86).

Если считать активным - такое течение, скорость которого составляет не менее половины от теоретической, то область заполне- ' ния выходного сечения активным потоком при переменных значениях е и i изображена на рис.9. По осям координат отложена развертка канала по окружности - Ц> и высоте - I, . При степени парциальности РСА (на входе в КРОК) е = 0,5 и числе дуг подвода i. = I степень парциальности на выходе из КРОК составила е, = 0,71, т.е. произошло увеличение площади активного потока при входе в рабочие лопатки на 42% (рис.9а). Дальнейшее увеличение числа i. приводит к еще большему росту е, (рис.Эв), а при i = 14 е, = 0,9

(рис.Эг). В тоже время увеличение а. для е = 0,25 с одной стороны практически не изменило величину ед : при i = I е, = 0,41 (рис.96), а при i = 7 е, = 0,40 (рис.9д); с другой - существенно перестрои-

40 ВО 120 160 200 240 280

Ркс.7. Распределение потерь энергии по окружности и шеоте канала

о, 6

ОА'

о,г.

е

0,6

оа

о, г

\ е-о^о

е-1.0 Г" 1

320 .

зеои

01 I

Рис .В.' Влияние степени парци-алыгостл е - а; числа дот подвода с - б на потери энергии в КРОК

0.5

а)

1,0

• 7

14

б)

Рис.С. Область заполнения активным потоком выходного сечения КРОК при е = 0,25; 0,50 и i = aar

лась форма активной струи: при 1=1 активная зона занимает только часть длины окружности, но непрерывна по высоте канала, при I = 7 - только часть высоты канала, но по всей длине окружности. Очевидно, что последний вариант более благоприятен с точки зрения на-деиности рабочих лопаток при парциальном подводе.

Заполнение активным потоком большего сечения на входе в рабочее колесо в условиях ступени должно привести к уменьшению потерь энергии на вентиляцию и Еыколачивание. Поэтому КГЩ ступени зависит как от изменения потерь на смешении потока в КРСК и в каналах ОРК, так и от парциального подзода. Это может быть исследовано только в условиях турбинной ступени.

В главе пятой приводятся результаты исследования ступени типа РСАОК при различных способах изменения расхода: поворот лопаток РСА, кольцевое прикрытие проходного сечения на зходе в КРСК и парциальный подвод рабочего тела.

Наиболее подробно в работе проведены исследования при парциальном подводе рабочего тела. Получены зависимости = И^/с»))

= р (и./с<р) и др. для ряда значений степени парциальности £= 0,75; 0,50; 0,25 и числа дуг подвода I . Одна из таких зависимостей показана на рис.Ю.

.Многочисленные экспериментальные исследования показали, что в осевых парциальных ступенях увеличение числа дуг подзода г при постоянной степени парциальности е. с одной стороны однозначно приводит к снижению КПД г)^ , с другой - уменьшает динамические напряжения в рабочих лопатках. Опыты показали, что в ступени типа РСАОК для е= 0,75 увеличение числа дуг подвода от I = I до I - 7 привело к росту КЦД ступени на 2-23 (ркс.П); при е= 0,50 кривая КГЩ имеет минимум при I = 2, а при с = 0,25 КЦД ступени существенно снижается с ростом числа дуг подвода.

Результаты опытов з статических условиях (глава 4) позволили объяснить полученные зависимости. Действительно, существенное растекание потока в достаточно протяженном КР0К для е. = 0,50; 0,75 уменьшило потери энергии от парциального подвода и КЦД ступени возрос. А для е. = 0,25, наоборот, к потерям от вентиляции и выколачивания в корневых зонах рабочих лопаток прибавились потери энергии от перемешивания активных струй, выходящих от отдельных актив-15ых сегментов. В результате этого КПД ступени уменьшался.

Сравнение экономичности различных способов изменения расхода в исследуемой ступени и РОС показало, что регулирование расхода

0.8

01

0.6

0.5

04

о.ъ

0.2

—ь-у О

Л

Ка. <1 Д- г-доодм , ь-ис/ячра

У

Г

/ С

е=4?5 1=1

е» ово С'Ж

В" 0.25 ¿'7

Ф 0.2 О.Ъ ол 0.5 ай Рис.10. Влияние распределенной парци-альности на ИЗД ступени РСАОК

Рис .ill.' Влияние числа дуг подвода i на КПД ступени РСАОК

поворотом сопловых лопаток является, как и для РОС, самъ:м экономичным. Ступень типа РСАОК целесообразно использовать при стносителъ-ном изменении расхода 0,5$ В й 1,0 с распределенной парциальностью, а при &<0,5 - с сегментной. При этом, использование парциального подвода в ступени РСДСК для обеспечения вибрационной кздсхностн не требует увеличения хорды рабочих лопаток (как в осевых регулирующих ступенях), что благоприятно сказывается на КЦП, ступеней с относительно короткими лопатками.

Как показали расчеты на основании опытез, полученных в статических условиях и экспериментальной турбине, наличие в проточней части ступени КРОН, а такие равномернее распределение античных дуг подвода благоприятно сказалось на значения-: относительных амплитуд гармоник возмущающих сил. Поэтому лопатки рабочего колеса ступени РСАОК работают в более благоприятных условиях, чем з осевой ступени и РОС.

з ы з о д ьг

На основании выполненных исследований можно сделать следующие выводы:

"I. Изучение структуры закрученного потока в осесикметричних радиально-осевых каналах показало, что выбором геометрических параметров возможно обеспечить безотрывное отбекание, т.е. осуществить подвод потока к осевому рабочему колесу с минимальными потерями энергии и с требуемыми аэродинамическими параметра:.::!.

2. Экспериментально подтверждено, что используемой з работе расчетный метод, позволяет определять с достаточной точностью характеристики сильно закрученных потоков в каналах различной геометрии как при безотрывных, так и для течений с возвратно-пиркуля-иионными зонами.

3. Проведена количественно оценка уменьшения потерь энергии при использовании оптимальной геометрии внутреннего обзода КРСК

л вращении его вместе с осевым рабочим колесом.

4. В ступени типа РСАОК зозмодно эффективное использование различных способов регулирования расхода. Наиболее экономичными являются: изменение расхода поворотом сопловых лопаток и расг.реде-генная парциальность.

5. Физические явления, происходящие в КРОК, уменьшают кераз-юмерность потока по окружности перед осевым рабочим колесом как

при полис:.:, так и при частичном подводе рабочего типа, что повышает вибрационную надежность лопаток. При этом за счет уменьшения хорды лопаток рабочего колеса модно повысить КПД ступени, а в условиях многоступенчатой турбины - использовать кинетическую энергия выходной скорости регулирующей ступени, расположив нерегулируемые ступени непосредственно за регулирующей, исключив скачок диаметров и камеру регулирующей ступени.

6. Результаты исследований показали, что турбинная ступень типа РСАОК вполне конкурентноспособна по экономичности, надежности, технологичности с другими ступенями, а поэтому целесообразно широкое использование ступени РСАОК в энергетических и приводных турбинах .

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Игнатьевский Е.А., Лазарев Л.Я., Фадеев В.А. Исследование особой ступени с радиальным сопловым аппаратом при кольцевой пар-циальноста//Тр."оск.энерг.кн-та. - 1982. - Вып.583. - С.10-16.

2. Игнатьевский Е.А., Лазарев Л.Я., Фадеев В.А. Экспериментальное исследование турбинной ступени с радиальным сопловым аппаратом и осевыми рабочими лопатками//Изв.вузов.Энергетика. - 1983.1.' 4.-С.8-1-87.

3. Высотина В.Г., Занин А.И., Игнатьевский Е.А., Фадеев В.А, Синицын В.Е.' Визуализация дозвукового течения в радиально-осевом канале//Тр.Моек.энерг ин-та.-1984.-Вып.623.-С.60-68.

4. Игнатьевский Е.А., Лазарев Л.Я., Фадеев В.А. Экспериментальное исследование парциальной турбинной ступени с радиальным сопловым аппаратом и осевым рабочим колесом//Сб.науч.трудов.-115. М.: Моек.онерг.ин-т.-1986.С.33-42.

5. Игнатьевский Е.А., Кустов О.П., Степанова Т.Н., Фадеев В.А. Исследование структуры течения на выходе из кольцевого радиально-осевого канала при парциальном подводе//Сб.науч.трудов.-203. 1!.: Ыоск. энерг. ин-т.-1989.-С .11-16.

6. A.c. I132030 СССР, МНИ F 01D 1/6. Турбина/Лазарев Л.Я., Игнатьевский Е.А., Константинов Р И., Фадеев В.А.

7. A.c. I28I684 СССР, МКИ F 01 D 17/12. Регулируемая турбомаши на/Демин Ю.В., Игнатьевский Е.А., Коршунов Б.А., Степанова Т.Н., Фадеев В.А.

й. Pateatsefir-iit 254759 BD?, МКИ F 01 D 17/14. ^egelstute lun Dcitnpfturbvnen/Heurnnnn K,Birke W., Ignateaskij LasareJ L, FactejeO V.

Подписано к iH'4,mt

11ч .>. /_Ги|'.|* /ОО 3.IKJI liccif.iaTKO.

Типографии Л\ЭП. Kj).tiiii(K;ijapMi-tmaH, l 5