2.3. Потери энергии при реальном течении в канале
advertisement
2.3. Потери энергии при реальном течении в канале 2.3.1 Физическая сущность потерь располагаемой энергии I III II IV Ламинарный подслой I ламинарный режим II переходная зона III турбулентный режим 1 с1ср с1t 2.3.2. Характеристики реального потока в соплах А) Энергетические характеристики Уравнение сохранения энергии: - для реального потока c12 h0 h1 2 - для изоэнтропийного процесса c12t h0 h1t 2 Разность кинетических энергий теоретического и реального потоков: c12t c12 H c h1 h1t 2 2 Потеря располагаемой энергии Относительная величина потери называется коэффициентом потерь c H c H0 p0 h c12t c12 2 H c 2 2 c1 c 1 c12t H0 c1t 2 c12t H0 2 c1 c1t c12t c12 H c 2 2 h0 p0 t0 p1 h1 h1t H c s 1 c c или c02 2 H0 - коэффициент скорости сопла c 12 Известен h0 (откуда)? H c c H 0 h1 h1t H c Б) Расходные характеристики Известны: площадь выходного сечения сопла (F1); начальные параметры (p0, t0,c0); конечное давление (p1). - при теоретическом процессе расширения Gt F1c1t - при действительном процессе расширения G F1c1 G Gt Применение понятия Знаем теоретический процесс расширения - коэффициент расхода сопла F1c1 1t 1t 1 F1c1t 1 Какой в действительности пройдет расход через сопло с заданной выходной площадью? h G 1 1t Справедливо только для однофазной среды!!! 1 F1c1t 1t Какую выходную площадь должно иметь сопло, чтобы пропустить заданный расход 1t 1 s F1 G1t c1t Основа методики расчета турбинных Редко ступеней 1t встречающаяся задача Расход газа через сопло: В) Критическое отношение давлений p0 p1 h h0 2 1t c 2 2 *t k 1 t0 c12 2 p p 1t t 0 p1 p0 h1 h1t a const s k k 1 k 1 1 1 k 11 k k 1 2.4. Турбинные решетки Преобразование энергии в турбинной ступени происходит в каналах (соплах), которые должны обеспечивать ускорения потока и придание ему необходимого направления. Эти задачи выполняются специально спрофилированными решетками. Требования к решеткам: А) процесс расширения должен иметь минимально возможные потери располагаемой энергии. Б) профиль решетки должен обеспечить необходимая прочность. В турбинных ступенях различают сопловые (направляющие) и рабочие решетки. Все турбинные решетки - кольцевые. 2.4.1. Геометрические характеристики турбинных решеток. п п d2п d1п l1 l2 l'2 l'1 d2 d1 к d1к d2к b1 I 0'1 ск 0 кр y b2 II y B1 01 III кр t1 1 I 02 0'2 II B2 а) t2 III ск б) Сопловая решетка 0ск O1 • ширина профиля: В1, В2 • хорда профиля: b1, b2 В1 • угол установки: O1m 1 • шаг решетки: t1, t2 • скелетный угол на входе ус O1 t1 1ск В2 O2m ус O2 2 t2 0ск , 1ск • толщина выходной кромки 1, 2 • конфузорность канала O1 O2 ; O1 O2 Рабочая решетка O2 ус , ус Δп νп νп d2п l1 l'1 l2 l'2 νк d1к Δк d1 d2п • d2 d2к • l1 , l2 высота решетки на выходе средний диаметр d1 , d 2 • корневой диаметр dк d l • периферийный диаметрdп d l • высота решетки на входе l1, l2 • перекрыши на входе в рабочие решетки Δп, Δк l'2=l1+Δп +Δк • углы раскрытия решеток в меридиональной плоскости νп, νк • площадь выходного сечения решетки l1 d ср 1 Fкольц dсрl1 F1 Fкольц sin 1 dсрl1 sin 1 F2 dсрl2 sin 2 t1 O1 t1 sin 1 Относительные геометрические характеристики l • относительная высота • относительный шаг • веерность d l t t b l b 2.4.2. Газодинамические характеристики решеток профилей Сопловая решетка 0ск O1 1 с1 угол выхода потока из решетки с0 O1 1 arcsin O1 t1 2 arcsin O2 t2 конфузорность канала O1 sin 0ск O1 sin 1 O2 sin 1ск O2 sin 2 t1 Рабочая решетка w1 ск 1 O2 t O1 O2m O1 O2 O1 t2 2 w2 O1 • коэффициенты потерь H c c12t c12 2 c 1 ; 2 H 0c c1t c • коэффициенты скорости c1 w , 1 c1t w1t • коэффициенты расхода c G G , р Gt Gt • критерии газодинамического подобия • угол поворота канала H0 p H p w12 H0 p 2 w22t w22 w22t 180 2 1ск с0 1ск w1 t1 1 2 M , Re 180 1 0ск ; • угол атаки на входную кромку 0ск H p t2
