Направляющий аппарат паровой турбины Советский патент 1986 года по МПК F01D9/02 

меридианных поточных углов по высоте Л 1;aj, а, а, - постоянные коэффициенты, зависящие от закона распре деления меридианных поточных углов по высоте Л; угол между касательной к образующей4 Л 1 в данно й точке и радиальным направлением в точке касания, значение которого определяется из соотношения: slnS - (а,г2 + агГ + а) tgO. tgdrt, , где Of, - периферийный угол раскрытия ПЧ в меридианной плоскости-, cif,, .геометрический угол профиля Л 1 в сечении, нормальном ее образующей. 48 инии тока рабочего тела, движущегося при условии максимального расхода при заданном перепаде давлений в направляющем аппарате, распределяются по высоте Л 1 в соответствии, с формой П 2 и 3. Лри этом в области горлового сечения 6.поток пара поджимается к внешней П 2 таким образом, что меридианный поточный угол становится равным меридианному углу Of, раскрытия ПЧ, вследствие чего имеет место безотрывное течение рабочего тела со сниженным уровнем концевых потерь энергии. 4 ил.

Изобретение относится к направляющим аппаратам турбин. Изобретение позволяет повысить КПД турбинной ступени с меридианным раскрытием проточной части (ПЧ) путем улучшения распределения параметров пара по высоте лопатки (Л) и снижения концевых потерь энергии. Направляющий аппарат состоит из криволинейных направляющих Л 1, ограничивающих поверхностей (П) 2 и 3. Образующие 4 П 5 лопатки 1, в том числе и образующая 4, расположенная в горловом сечении 6, выполнены в соответствии со следующим выражением в полярной системе координат: to ( + + + а,( R) + а (г - RK) + a lnr/Hj tg , где to - угловая координата точки образующей, за положительное направление которой принято направление вращения рас S бочего колеса; R и К„ - корневой и периферийный радиусы в выходном сечении направляющерЬ аппарата, г - длина радиуса вектора точки образующей (R r-e:Rf,); а, r + а г + + а - полином второй степени, выражающий заданный закон распределения iv: Од 00 4i 00 3 Li.,l,Mj..lJL

1

Изобретение относится к конструированию направляющего аппарата турбинной ступени и может найти применение в турбиностроении.

Цель изобретения - повышение КПД турбинной ступени с .меридианным раскрытием проточной части путем улучшения распределения параметров пара по высоте лопатки на линии геометрических горл и снижения концевых потерь вследствие течения пара с максимальным расходом при заданном перепаде давлений на направляющей решетке.

На фиг.1 изображена схема турбинной ступени с меридианным раскрытием проточной части на фиг.2 - направляющий аппарат со стороны выходных кромок криволинейных лопаток, общий вид на фиг.З - профиль криволинейной лопатки в сечении плоскостью, перпендикулярной образующим ее поверхности} на фиг.4 - полярная система координат, расположенная в плоскости, перпендикулярной оси турбины, в которой строится образующая криволинейной лопатки.

Направляющий аппарат состоит из криволинейных направляющих лопаток 1, внешней су раничивающей поверхHot-t и 2 и внутренней органичивающей поверхности 3. Направляющие лопатки 1 имеют геометрические углы профиля 01 j, , в сечении плоскостью, перпендикулярной образующим 4 поверхностей 5 лопаток. Образующие 4 поверхности 5 направляющей лопатки 1, в том числе и образующая 4, расположенная в горловом сечении 6 направляющего аппарата, наклонены в плоскости (имеют наклон),перпендикулярный оси 7 турбины в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса 8, и выполнены в соответствии со следующим выражением в полярной системе координат:

Г Ь- (г иЗ

(а,г

а,г +

R2) + а, (r-Rj,) + aj In : tgt.

RK

u) де

угловая координата точки образующей, за положительное направление которой принято направление вращения рабочего колеса 8;

корневой и периRK. RH ферийный радиусы в выходном сечении направляющего аппарата;

r длина радиусавектора точки образующей(R, . г К„);

+ aj r + aj полином второй степени, выражающий заданный закон распре деления меридианных поточных углов по высоте направляющей лопатки 1J постоянные коэффициенты, зависящие от закона распределения меридианных поточных углов по высоте лопатки; 5 - угол между касательной к образующей 4 лопатки 1 в данной точке и радиальным направлением в точке касания, значение которого определяется из соотношения sin6 - (a r +ajT+aj). t 0n-tg с1|.„ где Ort- периферийный угол раскрытия проточной части в мери дианной плоскостиi гн - геометрический угол профил лопатки 1 в сечении, нормальном ее образующей. Полярная система координат (фиг состоит из полюса, которым является точка О, лежащая на оси 7 турбины и полярной оси 9, за положительное направление которой принято направление от полюса О к точке К, являющейся корневой точкой образующей 4 Положительное направление угловой координаты to совпадает с направлением вращения рабочего колеса 8, Угол б наклона направляющей лопатки 1 определяется в плоскости, перпендикулярной оси турбины, как угол между касательной 10 к образующей 4 в данной точке и радиальным направлением в этой же точке. Форма криволинейных направляющих лопаток 1, необходимая для достижения оптималь ного распределения параметров рабочего тела по высоте лопатки 1 и эффективного снижения концевых потерь энергии при наличии меридианного раскрытия проточной части, полность определяется формой последней, про филем лопатки 1 в нормальном сечении (величиной угла гн ) и заданны законом распределения меридианных 48 углов потока по высоте направляющей лопатки 1. Линии тока рабочего тела, движущегося при условии максимального расхода при заданном перепаде давлений в направляющем аппарате, распределяются по высоте лопатки 1 в соответствии с формой ограничивающих поверхностей 2 и 3. При этом у периферии (в области горлового сечения 6, направляющего аппарата) поток пара поджимается к внешней ограничивающей поверхности 2 так, что меридианный поточный угол становится равным меридианному углу 0, раскрытия проточной части, вследствие чего имеет место безотрывное течение рабочего тела со сниженным уровнем концевых потерь энергии. Формула изобретения Направляющий аппарат паровой турбины с криволинейными лопатками, имеющими наклон в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса, отличающийс я тем, что, с целью повьщ1ения КПД турбинной ступени с меридианным раскрытием проточной части путем улучшения распределения параметров пара по высоте лопатки на линии геоетрических горл и снижения концевых потерь вследствие течения пара с максимальным расходом при заданном ерепаде давлений на направляющем ппарате, образующие поверхности лоаток вьтолнены в соответствии со ледующим выражением полярной систее координат (а,г2 + а,г + ajf | (г - R) + а (г - RJ + a3ln|. О - угловая координата точки образующей, за положительное направление которой принято направление вращения рабочего колеса; г - длина радиуса-вектора точки образующей (R « г Rn) ;