2.3. Потери энергии при реальном течении в канале

реклама
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 12
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 
G1t
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
1t
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


Скачать