Вплив параметрів нециліндричності течії на показники економічності елементарного турбінного ступеня

Abstract

Розроблена методика одномірного розрахунку турбінного ступеня з довільними меридіональними обрисами, яка дозволяє з урахуванням стисливості газового середовища аналізувати вплив на ступінь реактивності, показники економічності і параметри потоку перед і за робочим колесом (РК) двох безрозмірних режимних критеріїв ступеня, коефіцієнтів швидкості соплової і робочої решіток, кутів одномірного просторового вісесиметричного потоку перед і за робочим колесом та деяких інших параметрів. Розглянутий вплив чотирьох параметрів нециліндричності течії на ступінь реактивності ступеня і коефіцієнти корисної дії (ККД). Гідравлічний ККД ступеня практично не залежить від ступеня розширення струминки течії у РК і величини радіальної складової швидкості потоку за РК, але суттєве підвищення радіальної складової швидкості потоку перед РК і збільшення радіуса струминки течії у РК зменшують цей ККД на декілька відсотків навіть тоді, коли коефіцієнт швидкості робочої решітки вважається постійною величиною. Відносний лопатковий ККД і потужність ступеня визначаються особливостями тривимірної в’язкої течії в решітках, які впливають на величину коефіцієнтів швидкості і характер зміни радіальної складової швидкості в межах ступеня, що потребує додаткових досліджень. В міжлопаткових каналах РК ступеня конічного типу радіальна складова швидкості зберігається на висо- кому рівні, що обумовлює дуже високі втрати з вихідною швидкістю і зменшення відносного лопаткового ККД на 6 % – 8 %. Наба- гато менше на цей ККД впливає ступінь розширення струминки течії у РК. A one-dimensional calculation method for a turbine stage with arbitrary meridional outlines has been developed. The method allows, taking into account the compressibility of the gas medium, to analyze the influence of the velocity coefficients of the nozzle and rotor cascades, the angles of the one-dimensional spatial axisymmetric flow in front of and behind the rotor cascade, and some other parameters on the degree of reactivity, cascade efficiency, and flow parameters in front of and behind the rotor cascade (RC). The influence of four parameters of noncylindricality of the flow on the degree of reactivity of the stage and the efficiency coefficients (EffC) is considered. Hydraulic efficiency, which takes into account losses in the stage nozzle and rotor cascades, is virtually independent of the flow stream expansion rate in the rotor cascade and the magnitude of the radial velocity component behind this cascade. Increasing the radial velocity component upstream of the rotor cascade and increasing the average radius of the flow stream in the rotor cascade can reduce hydraulic efficiency by several percent. This can also be observed when the velocity coefficient of the working cascade is considered independent of these parameters. Further research is needed to determine the degree of influence of the radial velocity component on the speed coefficients of the nozzle and rotor cascade. Relative blading efficiency and stage power depend on cascade losses and the magnitude of the outlet velocity losses. A high radial velocity component downstream of the last stages of steam and gas turbines can increase outlet velocity losses and reduce relative blading efficiency by 6–8 %. The degree of flow expansion in the rotor blade has a significantly lesser effect on this efficiency and stage power.