Теоретические сведения. Структура потока рабочего тела за РК осевой турбинной ступени является важной

Структура потока рабочего тела за РК осевой турбинной ступени является важной характеристикой процесса преобразования энергии. Она способствует более глубокому познанию физической сущности течения рабочего тела при взаимодействии с лопаточными решетка­ми ступени. Знание её позволяет, в частности, оценить фактическую не использованную выходную кинетическую энергию, т.е. не преоб­разованную в механическую работу ступени. Она составляет основ­ную наиболее значимую потерю энергии в ступени - потерю с вы­ходной скоростью

,

где С₂ - среднерасходная абсолютная скорость потока за РК.

Вместе с тем, поле расходной составляющей абсолютной скоро­сти С_2z дает представление о распределении расхода рабочего тела по высоте РЛ.

Для анализа структуры потока за РК (сечение 2 за ступенью) часто используются поля таких параметров, как полное и статичес-

кое р₁ давления, абсолютная скорость С₂ и углы её направления α₂ в тангенциальной и γ₂ в меридиональной плоскостях. Распределение этих параметров потока зависит от ряда конструктивных и режимных

параметров.

Как показывают исследования, степень неравномерности пара­метров наблюдается как в окружном, так и в радиальном направлени­ях. Причем неравномерность параметров за РК существенно меньше имеющейся в межвенцевом зазоре (см., например, рис.23 [2]).

Рис. 23. Поля параметров потока на средней окружности сечений 0,1 и 2 в одноступенчатой турбине при х_орt; штриховые линии - в изолированной ступени; давления отнесены к давлению торможения в сечении перед входным патрубком; углы измеряются от положительного направления РК

Заметное воздействие на структуру потока за РК оказывают смежные элементы проточной части турбины, их конструктивные особенности. Так, распределения параметров по ок­ружности в одноступенчатой турбине и изолированной ступени существенно различаются под влиянием входного патрубка с од­носторонним входом и выходного патрубка с односторонним вы­ходом рабочего тела (см. рис. 23)[2].

В свою очередь, поля параметров в радиальном направлении в периферийной области за РК являются результатом взаимодейст­вия основного потока, протекающего через рабочую решетку, с потоком через периферийные зазоры. При этом радиальная нерав­номерность параметров потока зависит от конструкции уплотне­ния периферийных зазоров и режима работы ступени (рис. 24)[2].

В корневой области ступени на поток рабочего тела оказыва­ют определенное воздействие насосный эффект вращающегося диска РК и эжекционный эффект от взаимного влияния основного потока, протекающего через рабочую решетку, и среды, запол­няющей зад-

нюю камеру ступени.

Особенно сильному изменению подвергается структура потока за РК при переменных режимах работы ступени.

Рис. 24. Изменение по длине РЛ за РК в отсеке «ступень диффузор» угла выхода потока и относительной скорости выхода потока

-– средняя по высоте РЛ скорость выхода потока

Следует отметить, что экспериментальное исследование струк­туры потока траверсированием аэродинамическими приборами весьма трудоемкий процесс и занимает много времени. Поэтому в рамках данной лабораторной работы №5 из-за ограничения времени параметры за РК измеряются в одном радиальном сече­нии в пределах высоты лопатки при трех режимах работы изолиро­ванной осевой турбинной ступени .