Отводящий диффузор клапана

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 122 19 А 9) .ЗЮ О 17/00, Е 16 К 1/ 51)5 ЕТЕНИЯ ПИСАНИ Б ВТОРСК ВИДЕТЕЛЬСТВ нам регубомашин заработке атомных анций. ирован может истем и геотер а поверхность ьшается иэ-за авления, котоОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР(71) Московский энергетический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 866310, кл. Е 16 К 1/06, 1981,Авторское свидетельство СССРМ 1281689, кл. Е 01 Е 1 25/30. 1985. ретение относится к орга я расхода различных ту айти применение при р рораспределения турби альных электрических с Известна конструкция отводящего диффузора в конструкции клапана паровой турбины содержащий конфузорный входной участок, переходящий в отводящий диффузорный канал.Недостаток конструкции - необходимость больших осевых размеров для обеспечения эффективного торможения потока в отводящем диффузоре, Для улучшения восстановления давления при малых размерах и больших степенях расширения необходимо повысить предельно допустимое для безотрывного течения значение положительного градиента давления.Прототипом данного изобретения является конструкция диффузора, имеющего продольно обтекаемые пазы с плавно увеличивающейся от входного к выходному сече(54) ОТВОДЯЩИЙ ДИФФУЗОР КЛАПАНА (57) Использование: энергомашиностроение, проектирование органов парораспределения паровых турбин для атомных, тепловых и геотермальных станций, Сущность изобретения: клапан имеет диффузор, составленный иэ отдельных секций, Пазы в каждой секции выполнены с плавно увеличивающейся к выходному сечению глубиной, В верхней части каждой секции над продольными пазами предшествующей выполнены кольцевые углубления, образующие камеры для сбора влаги. 1 э.п, ф-лы, 1 ил. нию глубинои, равномерно расположенные по периметру обтекаемой поверхности,Недостаток конструкции прототипа - низкая эффективность в отводящих диффузорах с начальной влажностью рабочего тела. Влага, выпадающая на поверхность канала, образует жидкую пленку, собирающуюся в продольных пазах и уменьшающую их глубину. Наличие жидкой пленки на дне паза изменяет условия течения потока в пристеночной зоне и снижает эффект от применения пазов тем более заметно, чем длиннее пазы. Взаимодействие основного потока и жидкой пленки в пазах диффуэора приводит к росту дефицита скорости в пристеночной зоне, Этот эффект становится более интенсивным по мере увеличения длины паза и приводит к уменьшению значения положительного градиента давления допустимого для безотрывного течения в отводящем диффузоре.Эффект от нанесения ндиффузора пазов также уменокружной неравномерности д5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рая возникает в проточной части клапана, вчастности в отводящем диффузоре, иэ-занесимметричного подвода рабочего тела кклапанной коробке, Эти обстоятельстваснижают эффект от применения продольных пазов в отводящем диффузоре клапана,Целью изобретения является устранение укаэанных недостатков, повышение эффективности и надежности конструкции засчет сепарации влаги и улучшения восстановления давления,Поставленная цель достигается тем, чтоотводящий диффузор клапана, имеющийпродольные пазы с плавно увеличивающейся от входного к выходному сечению глубиной, равномерно расположенные попериметру обтекаемой поверхности согласно изобретению, выполнен в виде разъемных секций, пазы в каждой секциивыполнены с плавно увеличивающейся к выходному сечению глубиной, в верхней частикаждой секции под продольными пазамипредшествующей секции выполнены кольцевые углубления, образующие камеры длясбора влаги, причем диаметр по поверхности выступов предыдущей секции равенвходному диаметру последующей секции,При этом в случае подвижного отводящегодиффуэора на наружной поверхности пер, вой по ходу рабочего тела секции выполнена кольцевая уравнительная камера.Предлагаемое техническое решение позволяет эа счет сепарации влаги и улучшения восстановления давления повыситьэкономичность и надежность конструкцииотводящего диффузора, а следовательно,при заданном перепадедавления увеличитьрасход через клапан, Причем положительный эффект достигается беэ увеличенияразмеров клапана, только за счет повышения эффективности восстановления давления и удаления влаги, выпавшей наограничивающую проточную часть поверх. ность,В просмотренных источниках информации нами не обнаружены отводящие диффуэоры клапанных систем с указаннымиотличительными признаками, следовательно, предложенное решение отвечает критерию существенности отличий.На чертеже показано продольной сечение отводящего диффуэора.Отводящий диффузор клапана имеетпродольные пазы с плавно увеличивающейсяот входного сечения 1 к выходному сечению2 глубиной, равномерно расположенные попериметру обтекаемой поверхности, Диффуэор выполнен в виде разьемных секций 3, 4,5. Пазы 6, 7, 8 выполнены с плавно увеличивающейся к выходному сечению глубиной,В верхней части каждой промежуточной 4 и последней 5 секции под продольными пазами 6, 7 в предыдущих по ходу рабочего тела секциях 3, 4 выполнены камеры 9, 10 для сбора влаги. Диаметр по поверхности выступов секций 3, 4 равен соответственно входному диаметру секций 4, 5. Если отводящий диффузор выполнен подвижным, то на наружной поверхности 11 первой по ходу рабочего тела секции 3 выполнена кольцевая уравнительная камера 12, связанная через щелевой кольцевой канал 13 с проточной частью клапана. Система парораспределения турбин геотермальных атомных электрических станций и энергетических установок, выполненных по одноконтурной схеме, работают на влажном паре,Рассмотрим движения жидкой и пэровой фаз в отводящем диффузоре,По периметру обтекаемой поверхности в каждом сечении по длине секций 3, 4, 5 диффуэора поток имеет различные профили скорости над пазами 6, 7, 8 и выступами, образующимися между соседними пазами, Над поверхностью паза скорость изменяется от скорости жидкой пленки на дне до скорости влажного пара в ядре потока, Скорость над выступом изменяется от скорости на поверхности (при отсутствии пленки скорость на поверхности равна нулю), до значения скорости в ядре потока, За счет разницы скоростей вблизи границы раздела "паз - выступ" образуется система мелкомасштабных вихрей в пристеночной зоне и происходит ускорение потока над поверхностью выступа. Интенсивность вихрей определяется разницей скоростей над поверхностью раздела и зависит в основном от глубины пазов, Таким образом, в потоке наряду с крупномасштабными вихревыми образованиями, возникающими при обтекании чаши клапана 18, повороте потока перед входным сечением диффуэора 1 в пристеночной зоне формируются мелкомасштабные вихревые структуры, Интенсивность этих структур нарастает по мере углубления пазов 6, 7, 8 и выходному сечению каждой секции 3, 4, 5, В вихрях происходит коагуляция мелкодисперсных капель с последующей сепарацией более крупных капель на поверхность диффузора.Выпавшая на поверхность проточной части клапана влага собирается в пазах 6, 7, 8, выполненных в секциях 3, 4, 5 отводящего диффуэора, установленного в клапан ной коробке клапана 14. Стекая по пазам 6 влага попадает в кольцевую камеру 9, задерживается в ней и вне проточной части перепускается ло каналам 16 к дренажнымотверстиям 17. Влага, выпавшая на обтекаемую поверхность секции 4, стекает по паэам 7 в кольцевую камеру 10 и затем выводится через отверстия 17, При больших ступенях влажности дренажное отверстия 17 для отвода влаги могут быть выполнены из камеры 9, Выполнение пазов 6, 7, 8 с плавно увеличивающейся по ходу рабочего тела глубиной и кольцевых камер 9, 10 для сбора влаги, позволяет уменьшить дефицит скорости в пристеночной зоне за счет интенсификации энергообмена между ядром потока и по раничным слоем и одновременно организовать эффективную сепарацию влаги из приточной части клапана. Органиэация сепарации влаги в нескольких сечениях(камеры 9, 10) уменьшает толщину пленки и позволяет выполнить глубину каждого паза в соответствии с рекомендациями 2. Кольцевые камеры 9, 10, а также уравнительная камера 12 выравнивают окружную неравномерность давления, возникающую в проточной части клапана, Снижение окружной неравномерности давления в сечениях кольцевых камер 12, 9, 10 повышает устойчивость потока к отрыву и уменьшает тангенциальную составляющую скорости, что положительно влияет на эффективность применения пазов 6, 7, 8 в секциях 3, 4. 5 отводящего диффузора.Таким образом, по сравнению с прототипом технико-зкономическая эффективность достигается. за счет повышения восстановления давления в отводящем диффуэоре с одновременной сепарацией влаги из рабочего тела, Уменьшение потерь в диффузоре достигается без увеличения его размеров только за счет аэродинамической оптимизации конструкции и уменьшения влажности рабочего тела, Уменьшение влажности перед сопловым аппаратом регулирующей ступени повышает надежность работы лопаточного аппарата турбомашины и снижает потери от влажности в проточной части, Надежность конструкции такжеповышается эа счет увеличения пропускарабочего тела через клапан для заданногоперепада давления без увеличения его раз 5 меров, Это позволяет для заданного расхода пара уменьшить размеры клапана,снизить усилия. действующие на чашу и,следовательно, применить сервомоторменьших размеров.10 Г 1 редлагаемая конструкция отводящегодиффуэора может быть использована ватомных, геотермальных и других энергетических установках, работающих по однокон.турной схеме, в конструкциях диффуэоров,15 работающих на влажном рабочем теле, дляповышения предельно допустимого для безотрывного течения градиента давления с одновременной сепарацией влаги изпроточной части.20 Формула изобретения1. Отводящий диффузор клапана, имеющий продольные пазы с плавно увеличивающейся от входного к выходному сечениюглубиной, равномерно расположенные по25 периметру обтекаемой поверхности, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияэффективности и надежности конструкцииза счет сепарации влаги и улучшения восстановления давления, диффузор выполнен30 в виде разъемных секций, пазы в каждойсекции выполнены с плавно увеличивающейся к выходному сечению глубиной, вверхней части каждой секции под и родольными пазами предшествующей секции выпол 35 нены кольцевые углубления, образующиекамеры для сбора влаги, причем выходнойдиаметр предыдущей секции равен входному диаметру последующей секции,2. Диффузор по и, 1, о т л и ч а ю щ и й 40 с я тем, что при выполнении отводящегодиффуэора подвижным на наружной поверхности первой по ходу рабочего тела секциивыполнена кольцевая уравнительная камера,451776819 Составитель А.ЗарянкиТехред М.Моргентал орректор С,Пекарь едактор Т.Иванов Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 каз 4107 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5