Краткие теоретические сведения. Расчёт параметров потока на различных радиусах проточной части ступени турбины

Расчёт параметров потока на различных радиусах проточной части ступени турбины

Краткие теоретические сведения

Расчёт ступени турбины по среднему диаметру позволяет построить треугольник скоростей и определить число Маха потока на входе и выходе соплового аппарата (СА) и рабочего колеса (РК). По этим данным можно подобрать решётки профилей, обеспечивающие реализацию расчётного треугольника скоростей на среднем диаметре. Однако для достижения высокого КПД форма лопаток должна соответствовать треугольникам скоростей на каждом радиусе. Эти треугольники отличаются друг от друга вследствие изменения окружной скорости по высоте лопатки и наличия закрутки потока в осевом зазоре.

Закрутка потока приводит к появлению центробежных сил, под действием которых давление за СА на периферии становится больше, чем у втулки. Вследствие этого в периферийных сечениях перепад давления в СА уменьшается, а в РК – увеличивается, что приводит к увеличению степени реактивности на периферии ступени и, соответственно, к её уменьшению у втулки.

Изменение степени реактивности вдоль радиуса привадит к изменению формы треугольников скоростей.

Рис. 1

По заданной окружной скорости u форма треугольника скоростей полностью характеризуется соотношением между окружной c_u и осевой c_a составляющими абсолютной скорости (см. рис. 1).

Поэтому пир известных параметрах потока на среднем радиусе для расчёта треугольника скоростей на произвольном радиусе необходимо знать законы изменения c_u и c_a по радиусу. Величины c_u и c_a связаны между собой уравнением радиального равновесия (УРР)

(1)

Так как одно уравнение не может определить законы изменения двух входящих в него переменных, то один из этих законов должен быть задан.

На практике обычно задают закон изменения окружной составляющей c_1u по радиусу или накладывают дополнительную связь между c_1u и c_1a.

Вычисленные при помощи УРР законы и позволяют рассчитать треугольник скоростей на входе в РК на любом радиусе.

Наибольшее распространение в турбостроении получили законы профилирования лопаток:

1. - закон постоянства циркуляции,

2. - закон постоянства угла выхода