Дозвуковой сопловой аппарат влажнопаровой турбины Советский патент 1987 года по МПК F01D9/02 

Изобретение относится к турбомашино- строению, в частности к сопловым аппаратам влажно-паровых турбин.

Целью изобретения является уменьшение потерь энергии влажного пара, улучше- ние прочностных характеристик и снижение эрозионного износа.

На фиг. 1 изображен, сопловой аппарат влажно-паровой турбины; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2 (сопловой аппарат с лопатками для влажного пара в сопоставлении с известными сопловыми аппаратами с лопатками для перегретого пара); на фиг. 4 - изменение профильных потерь энергии в

Дозвуковой сопловой аппарат работает следующим образом.

Основной поток рабочего пара входит в рабочий канал 7 между входными кромками 3 соседних лопаток 2. Малые радиусы скругления входных кромок 3 позволяют уменьшить фонтанирующий эффект входных кромок 3, отражающих падающие капли в направлении, противоположном потоку, и в поперечном направлении. При этом снижаются затраты кинетической энергии несущей фазы с поворотом и разгоном потока капель, отраженных входными кромками 3.

Затем пар проходит средний участок

зависимости от начального состояния влаж- рабочего (межлопаточного) канала 7, обного пара; на фиг. 5 - зависимость профильных потерь энергии от отношения скоростей потока и звука; на фиг. 6 - распределение модульных размеров капель по шагу; на фиг. 7 - зависимость модульных размеров капель на выходе из соплового аппарата от начального состояния пара; на фиг. 8-11 графики зависимости коэффициента потерь кинетической энергии влажного пара от отношения радиуса скругления

разованный увеличенными радиусами Re и КвочКривизны спинки 5 и вогнутой части 6, которые образуют с учетом увеличенных хорд Ъ большую протяженность рабочего канала 7 до основного поворота, что обес- печивает увеличение коэффициента скольжения и, тем самым, снижение дополнительных потерь (фиг. 4, 5), обусловленных взаимодействием фаз в ядре течения. При этом уменьщаются дополнительные потери от

входной кромки, толщины выходной кромки, 25 влажности, обусловленные тормозящим

воздействием капель на рабочие лопатки (не показаны).

При обтекании выходных кромок 4 лопаток 2 образуются вихревые следы с дискретными вихрями на начальном участке. Дозвуковой сопловой аппарат влажно- 30 Поступающая в вихревые следы жидкая

радиусов кривизны спинки и вогнутой части лопатки и щага между соседними лопатками к хорде профиля лопатки соответственно.

паровой турбины содержит корпус 1 с закрепленными в нем лопатками 2 с входными и плоскосрезанными выходными кромками 3 и 4, между которыми расположены спинка 5 и вогнутая часть 6 лопатки 2. Лопатки 2 закреплены в корпусе 1 с равным шагом между соседними лопатками 2. Отношения радиуса скругления г., входной кромки 3, толщины S выходной кромки 4, радиусов кривизны Ren и ReoHспинки 5 и вогнутой части 6 лопатки 2 и шага t между со- 40 парокапельном седними лопатками 2 к хорде профиля лопатки 2 соответственно равны 0,014-0,03; 0,02-0,03; 0.,8, 0,8--1,1 и 0,6-0,65. Угол направления входной кромки 3 лопатки 2 составляет меньше 90°. Спинкой 5 одной лопатки 2 и вогнутой частью 6 соседней лопатки 2 образуется рабочий канал 7 дозвукового соплового аппарата.

На чальное состояние (фиг. 4) влажного пара iso s/ie где ij - энтальная пара на линии насыщения при эзонтронийном расши- 50 рении; ie - энтальпия торможения перед сопловым аппаратом. Число М (фиг. 5) - отношение скорости потока пара к скорости звука, „р, уо и dk (фиг. 8-11) - коэффициент / потерь кинетической энергии

фаза (пленки, капли) диспергируется: пленки и капли дробятся под влиянием вихревых щнуров и потока в межвихревой зоне. Дробление пленок и капель максимальное; диаметры капель уменьшаются в 2-2,5 раза (фиг. 6, 7). Этот фактор имеет особенно большое значение для уменьщения эрозии, интенсивность которой снижается пропорционально уменьшению капель.

В случае работы соплового аппарата в крупнодисперсном потоке выполнение угла направления оС входной кромки 3 лопаток 2 меньше 90° позволяет направлять крупные инерционные капли, двигающиеся по траекториям, отличным от линии тока паровой фазы, к входным кромкам 3 неаксиально. Указанные диапазоны относительных величин t, г, Rc и (У являются оптимальными (фиг.8-11), поскольку величина имеет экстремумы.

45

Формула изобретения

. Дозвуковой сопловой аппарат влажно-паровой турбины, содержащий корпус с закрепленными в нем лопатками с входными и плоскосрезанными выходными кромвлажного пара, степень влажности пара55 ками, между которыми расположены спин- на входе соплового аппарата и модаль-ка и вогнутая часть лопатки, а лопатки ный диаметр капель в полидисперс-закреплены с равным шагом между сосед- ном потоке.ними лопатками, отличающийся тем, что.

Дозвуковой сопловой аппарат работает следующим образом.

Основной поток рабочего пара входит в рабочий канал 7 между входными кромками 3 соседних лопаток 2. Малые радиусы скругления входных кромок 3 позволяют уменьшить фонтанирующий эффект входных кромок 3, отражающих падающие капли в направлении, противоположном потоку, и в поперечном направлении. При этом снижаются затраты кинетической энергии несущей фазы с поворотом и разгоном потока капель, отраженных входными кромками 3.

Затем пар проходит средний участок

рабочего (межлопаточного) канала 7, образованный увеличенными радиусами Re и КвочКривизны спинки 5 и вогнутой части 6, которые образуют с учетом увеличенных хорд Ъ большую протяженность рабочего канала 7 до основного поворота, что обес- печивает увеличение коэффициента скольжения и, тем самым, снижение дополнительных потерь (фиг. 4, 5), обусловленных взаимодействием фаз в ядре течения. При этом уменьщаются дополнительные потери от

влажности, обусловленные тормозящим

40 парокапельном

50

фаза (пленки, капли) диспергируется: пленки и капли дробятся под влиянием вихревых щнуров и потока в межвихревой зоне. Дробление пленок и капель максимальное; диаметры капель уменьшаются в 2-2,5 раза (фиг. 6, 7). Этот фактор имеет особенно большое значение для уменьщения эрозии, интенсивность которой снижается пропорционально уменьшению капель.

В случае работы соплового аппарата в крупнодисперсном потоке выполнение угла направления оС входной кромки 3 лопаток 2 меньше 90° позволяет направлять крупные инерционные капли, двигающиеся по траекториям, отличным от линии тока паровой фазы, к входным кромкам 3 неаксиально. Указанные диапазоны относительных величин t, г, Rc и (У являются оптимальными (фиг.8-11), поскольку величина имеет экстремумы.

45

Формула изобретения

. Дозвуковой сопловой аппарат влажно-паровой турбины, содержащий корпус с закрепленными в нем лопатками с входными и плоскосрезанными выходными кромс целью уменьшения потерь энергии влажного пара, улучшения прочностных характеристик и снижения эрозионного износа, отношения радиуса скругления входной кромки, толщины выходной кромки, радиусов кривизны спинки и вогнутой части лопатки и шага между соседними лопатками

к хорде профиля соответственно равны 0,014-0,03, 0,02-0,03, 0,6-0,8, 0,8-1,1 и 0,6-0,65.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что угол направления входной кромки лопатки составляет меньше 90°.

Изобретение позволяет уменьшить потери энергии влажного пара, улучшить прочностные х-ки и снизить эрозионный износ. Отношения радиуса скругления входной кромки 3, толщины выходной кромки 4, радиусов кривизны спинки 5 и вогнутой части 6 лопатки (Л) 2 и шага между соседними Л 2 к хорде профиля соответственно равны 0,014-0,03, 0,02--0,03, 0,6-0,8, 0,8-1,1 и 0,6-0,65. Такое выполнение позволяет уменьшить фонтанируюший эффект входных кромок 3, отражающих падающие капли в нанравлении, противоположном потоку, и в поперечном направлении, увеличить протяженность рабочего канала до основного поворота и улучшить дробление жидкой фазы. Угол направления входной кромки Л 2 составляет меньше 90°, что позволяет направлять крупные инерционные части, двигаюшиеся по траекториям, отличным от линии тока паровой фазы, к входным кромкам 3 неаксиально. 1 з.п. ф-лы, 11 ил. о ел го (Г)

L

i

Ri %У//77//Л

фигА

/ noSepffi/rrro о

7/7/7%

ОМ 0.96 0,98 1М Ш 1М 1.06 1,08 VO 1,72 /f/4 1,J6

Фи.

лхгУ«

6

о

ИЗй Д7а

d f( 160 120 80 .

40

,0

с/л мл

/

ISO

Л

-Д1д.

-У

аг «4 &g Tff

Фиг S

О

1,.08If21,/6

иг.7

L$o

%

/7/7

У,-.27о

О

;ff.Of 0,02 0,0 0,04- ff,ff5 f-r Фиг. 8

о/

/о

/7/7

1, Of

/Й7

0 7 - Яу ff,o2; /fr/7 ff, 7; / гг

о

0,01 0,020.03 0,04 ff.ff

о

0i/a9

7

пр

у о 4.5%

П

/

п

or

ОА0,50.60.70,80.9Г,0

Фиг. W

с/7, ffar ,f

о/ I

%

пр.

432 % 4%

0,5

0.6 Фиг. //

Составите.ть В. Гуторов

Редактор М. БандураТехред И. ВересКорректор А. Зимокосов

Заказ 4107/29Тираж 481Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5 Пр .шзнодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0.7

-/