рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Профильные потери

Профильные потери - Конспект, раздел Образование, Конспект лекций по курсу Теория паровых и газовых турбин Потери На Трение В Пограничном Слое Можно Определить Теоретически, Ес...

Потери на трение в пограничном слое можно определить теоретически, если известен режим пограничного слоя и его условные толщины у выхода из решётки. Обычно для сопловых конфузорных решёток минимальный коэффициент трения составляет ζтр =0.01 – 0.015; для рабочих решёток – ζтр =0.02 – 0.04.

ζтр сильно зависит от шероховатости поверхности профиля и от числа Рейнольдса.

Вторую часть профильных потерь составляют кромочные потери ζкр , которые образуются в результате отрыва потока за выходной кромкой (рис. 7).

Рис. 7

 

Взаимодействие между кромочным следом и ядром потока приводит к выравниванию поля скоростей потока за решёткой. Статическое давление потока увеличивается, а средняя скорость уменьшается, в результате возникают потери кинетической энергии.

На малых расстояниях за выходными кромками поток имеет неравномерное поле скоростей, давлений и углов (рис. 8).

Рис. 8

 

Коэффициент кромочных потерь ζкр зависит от относительной толщины выходной кромки ∆кр/О, который можно определить по формуле

 

, (30)

где ζкр0 =0.01 – коэффициент кромочных потерь при нулевой толщине кромочных потерь.

Минимальные профильные потери (ζпр) для сопловой решётки соответствуют шагу, а для рабочей – соответственно .

Следует обратить внимание на то, что при уменьшении шага межлопаточный канал на выходе становится расширяющимся и скорость дозвукового потока в выходной его части уменьшается, что приводит к резкому возрастанию профильных потерь.

Профильные потери сильно зависят от поворота потока в решётке.

Так для сопловой решётки с уменьшение α означает уменьшение ширины минимального сечения канала O1 и тем самым рост ∆кр, что приводит к увеличению ζкр . А также с уменьшением α возрастает протяжённость профиля, что приводит к возрастанию толщины пограничного слоя и срыву потока, что вызывает резкое увеличение ζтр.

В связи с этим в решётках с α=8 -100 потери энергии заметно выше, чем при α = 13 – 180, а решётки с α<80 почти не применяются в турбинах. При α>300 трудно обеспечить конфузорность на всём протяжении канала, что также приводит к возрастанию ζтр .

Опыты показали, что для каждой решётки (строго говоря для каждого режима M, Re, E0 ) существует оптимальный угол входа β1опт, при котором профильные потери будут минимальны ζминпр.

Обычно (при β1ск < 900) β1опт = β1ск + (3 :– 6)0.

При уменьшении угла входа β11опт ухудшается обтекание входного участка на спинке профиля, где может появиться диффузорный участок.

При β11опт, наоборот, ухудшается обтекание вогнутой поверхности профиля.

Увеличение профильных потерь ζпр по сравнению с ζминпр в зависимости от угла вход для двух типов решёток показано на рис. 9, где 1 – сопловая решётка С-90-15А; 2 – рабочая решётка Р-30-21А.

 

Рис. 9 Рис. 10

 

Приближённая оценка влияния угла входа потока на профильные потери может быть произведена по формуле:

 

. (31)

 

При расчёте сопловых решёток в (31) вместо углов β следует поставить углы α0, α0опт, α.

 

Влияние числа М на профильные потери начинает сказываться при M>0.4 :– 0.6, когда ощутимо воздействие сжимаемости.

На рис. 10 представлена зависимость коэффициента профильных потерь от числа М. Из представленного графика видно, что первоначально (участок а – дозвуковой) с возрастанием числа М от 0.4 до 0.9 профильные потери ζтр уменьшаются, а затем (участок бтрансзвуковой 0.9<M<1.15) потери ζтр резко возрастают вследствие образования в канале решётки прямых скачков уплотнения. На участке (в – сверхзвуковом) происходит дальнейший рост профильных потерь вследствие образования отошедшего прямого скачка перед входными кромками профилей решётке.

Влияние числа Re на профильные потери практически ощутимо только при Re<(3 :– 5)х105 . Режимы Re>Reавто = (3 :– 5)х105 называют автомодельными.

Приближённо можно принять, что вне автомодельной области коэффициент потерь возрастает на

. (32)

Влияние числа Рейнольдса на коэффициент профильных потерь показано на рис.11, где: линия 1 – для рабочей решётки активного типа; линия 2 – для сопловой решётки.

Рис. 11

 

В каналах турбинных решёток конечной высоты поток имеет пространственный характер. Здесь возникают поперечные (вторичные) течения, создающие дополнительные потери энергии. Причинами образования вторичных токов в межлопаточных каналах являются вязкость рабочего тела и поперечный градиент давления, обусловленный кривизной каналов.

Благодаря повышенному давлению у вогнутой поверхности профиля в пограничном слое происходит перетекание по торцевым стенкам, ограничивающим каналы по высоте, к спинке лопатки, где давление ниже (рис. 12, а).

 

Рис 12

 

На спинке у концов лопаток пограничный слой , стекающий с торцевых стенок, взаимодействует с пограничным слоем, движущимся вдоль спинки по траекториям, параллельным торцевым стенкам.

В результате этого взаимодействия на спинке вблизи концов лопатки происходит интенсивное набухание пограничного слоя (рис. 12,в). На вогнутой поверхности в направлении к торцевым стенкам давление несколько уменьшается, а на выпуклой возрастает.

В результате этих вторичных течений в межлопаточных каналах решётки возникают две вихревые области, симметрично расположенные по высоте плоской решётки вблизи торцевых стенок каналов. В этих вихревых областях имеет место винтообразное движение рабочего тела в противоположных относительно друг друга направлениях (рис. 12, в).

Характер изменения коэффициентов потерь энергии по высоте решётки показан на рис. 13.

Рис. 13

 

Наибольшие потери по высоте возникают в зонах утолщённого пограничного слоя на спинке профиля, а также на ограничивающих (торцевых) стенках.

Решающее влияние на коэффициент потерь имеет относительная высота лопатки . На рис. 14 показано изменение концевых потерь в плоской решётке в зависимости от относительной высоты лопатки и от угла поворота канала решётки активного типа ∆β = 1800 – (β1 + β).

 

Рис. 14

 

Уменьшение концевых потерь в сопловых решётках можно добиться специальным меридиональным профилированием каналов: поджатием по высоте.

С увеличением чисел M и Re ( в пределах Re<Reавто) , благодаря утонению пограничного слоя концевые потери уменьшаются.

С уменьшением угла входа потока в данную решётку из-за большёго поперечного градиента давления концевые потери возрастают.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекций по курсу Теория паровых и газовых турбин

Лекция.. Введение Конспект по курсу Теория паровых и газовых турбин часть I составлен на основании лекций по этому предмету читавшихся для студентов направления..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Профильные потери

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Основные уравнения движения жидкости сжимаемой жидкости
Преобразование энергии в ступени турбины происходит в результате обтекания сжимаемой жидкостью ( рабочим телом ) сопловых неподвижных и рабочих лопаток турбины. Законы течения рабочего тела подробн

Уравнение неразрывности
Если в сечении 1 через канал площадью F1 проходит массовый расход рабочего тела G1 с переменным удельным объёмом v1 и с переменной скоростью

Уравнение количества движения
При движении в направлении x и силе сопротивления R, отнесённой к 1 кг массы рабочего тела, дифференциальное уравнение изменения количества движения (уравнение имп

Уравнение сохранения энергии
  Уравнение сохранения энергии для установившегося движения потока справедливо независимо от того, сопровождается ли течение потока потерями или происходит без потерь:  

Рассмотрим различные случаи применения записанных выше уравнений для расчёта канала
Решая уравнение (10) относительно c1 , находим:   , (12)   где h – эн

Турбинные решётки
  Турбинная ступень образуется из неподвижной (сопловой) и вращающейся (рабочей) лопаточных решёток. В каждой решётке лопатки одинаковы, установлены под одним и тем же

Потери энергии при обтекании турбинных решёток
Потери энергии, связанные с течением рабочего тела в решётках, можно разделить на несколько составляющих: 1. профильные потери ζпр, определяемые при

Коэффициенты расхода
При определении выходных сечений сопловых и рабочих решёток необходимо знать действительный характер течения в решётке. Наличие пограничного слоя, неравномерность полей скоростей и вторичные течени

Углы выхода потока
Угол выхода потока из сопловой α1 и рабочей β2 решёток, под которыми подразумеваются осреднённые с помощью уравнения количества движения по шагу t и высоте

Расширение рабочего тела в косом срезе решётки
Рассмотрим сверхзвуковое истечение рабочего тела в суживающейся решётке. При М1t=1, т.е. при , в минимальном выходном сечении реш

Турбинных решёток
  Для расчёта турбинных ступеней, построения треугольников скоростей, определения КПД и мощности ступени удобно пользоваться коэффициентами скорости: · для сопловой ре

Характеристики двухфазной среды
В последних ступенях конденсационных турбин и в большинстве ступеней влажнопаровых турбин процесс расширения пара происходит ниже пограничной кривой x = 1 (рис. 19).  

Образование влаги в элементах турбины
При переходе однофазной среды в двухфазную область состояния ( в сопловых турбинных решётках) с большими скоростями c и соответственно с большим абсолютным градиентом давления dp изме

Преобразование энергии в осевой турбинной ступени
В ступени турбины работа расширения рабочего тела преобразуется в кинетическую энергию потока, а последняя – в механическую работу. Рассмотрим это преобразование применительно к одной из ступеней о

Относительный лопаточный КПД
Относительный лопаточный КПД ступени представляет собой отношение работы ступени Hu, развиваемой 1 кг рабочего тела, к её располагаемой энергии

Характеристики турбинной ступени
При расчёте турбинной ступени требуется выбрать её основные размеры: · форму профилей сопловых и рабочих решёток; · высоты решёток , · углы их установки, · конст

Выбор степени реактивности
Проектирование ступени начинается с выбора типа ступени. Ступени могут быть либо активные (ρ = 0.02 – 0.25), либо реактивные (ρ > 0.4). Активные ступ

Определение основных размеров ступени
При заданном теплоперепаде ступени и выбранном значении отношения скоростей u/cф диаметр ступени равен:  

Определение кпд ступени
  Потери энергии в рабочей решётке определяют по формуле:   . (106)   Коэффициен

Основные уравнения и методы расчёта
  Выше изложенные расчёты относились к среднему диаметру ступени и они могут быть справедливы по всей высоте лопаток только в тех случаях. Когда d/l >10 – 15. При меньших зн

Законы закрутки решётки
При проектировании ступени часто зависимость задаётся косвенным путём – через изменение по радиусу скоростей потока или их составляющих, или

Выбор степени реактивности для ступеней большой верности
Из уравнения (122) видно, что наименьшая степень реактивности ρк соответствует корневому сечению. Однако, если степень реактивности станет отрицательной (ρк

Особенности ступеней скорости
Располагаемый теплоперепад, срабатываемый в турбинной ступени, определяется окружной скоростью u и отношением скоростей u / сф . Причём, чем меньше это отношение при заданн

Расчёт ступеней скорости
Работу, которую развивает 1 кг рабочего тела, протекающего через двухвенечную ступень скорости, следует рассматривать как сумму работ в рабочих решётках первого и второго рядов.  

Относительный внутренний КПД
Ранее при изучении турбинной ступени были рассмотрены потери энергии, связанные с протеканием рабочего тела в решётках ступени и потери с выходной скоростью. Коэффициент полезного действия

Парциальный подвод рабочего тела
Парциальный подвод означает, что в ступени рабочее тело проходит через решётки не по всей окружности. Доля окружности, занятой каналами сопловых лопаток, через которые проходит рабочее тел

Потери от утечек в ступени
В работе турбины часть рабочего тела минуя проточную часть образует протечку, которая снижает КПД всей турбины. Для уменьшения утечек в конструкции турбины нашли широкое применение лабиринтные у

Влияние влажности пара на КПД ступени
Экспериментальные исследования работы ступени турбины в области влажного пара показали снижение экономичности по сравнению со ступенью, работающей в области перегретого пара. Ухудшения раб

Рабочий процесс многоступенчатой паровой турбины
Современные паровые турбины обычно имеют активные ступени в области высокого давления и реактивные – в области низкого давления. Однако мы условно сохраним деление турбин на активные и реактивные.

Определение размеров последней ступени турбины
Для определения размеров последней ступени в первую очередь задаются КПД процесса расширения рабочего тела или определяют его по статистическим данным. По величине р2 , о

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги