Выхлопная часть турбомашины

(50 4 ПИСАНИ БРЕТЕНИ ск СССР1985.ССР1976,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение м.б. использованов паровых и газовых турбинах. Изобретение позволяет повысить экономич"ность турбомашины. Выхлопной патрубок 6 расположен за турбинной ступенью 1, и его внутренний и наружны(обводы 7 и 8 образуют диффузор (Д)9. Обводы 7 и 8 выполнены исходяиз отношения площади на выходе кплощади на входе Д 9, зависящего ототносительного радиального зазора+ (123 10 30 рабочего колеса 3, площади на выходе Д 9 и геометрических характеристик ступени 1. Рабочее тело из рабочего колеса 3 и радиального зазора4 поступает в Д 9, в котором. происходит преобразование кинетической энерИзобретение относится к турбино" строению и может быть использовано в паровых и газовых турбинах.Целью изобретения является повышение экономичности турбомашины путем увеличения эффективности выхлопного патрубка за счет оптимизации его диффузора совместно с последующей ступенью На фиг, 1 показана выхлопная часть турбомашины, продольное сечение; на фиг.2 - то же, 1, 11 и 111 варианты выполнения наружного обвода диффузора; на фиг. 3 - зависимость коэффициента () полных потерь выхлопного патрубка от степени расширения диффузора (и ); на фиг. 4 - линии тока по варйанту 1 диффузора; на фиг. 5 - линии тока по варианту 11 диффуэора на статическом стенде; на фиг. 6 - то же, на модельной турбине; на фиг. 7 - зави" симость КПД () отсека ступеньпатрубок от режимных параметров (и/с ); на фиг. 8значения от" носительной скорости (сс/с, ) на периферии входного сечения диффузора по высоте (1),Выхлопная часть турбомашины со" держит турбинную ступень 1, образованную направляющим аппаратом 2 и рабочим колесом 3, которое установлено с радиальным зазором 8 4 35 относительно статора 5. За турбин" ной ступенью 1 расположен выхлопной патрубок 6 с внутренним 7 и наружным 8 обводами, образующими диффузор 9. Наружный и (или) внут ренний обводы 7, 8 выполнены исходя из отношения площади Г ых на выходе к площади Гна входе диффузора 9 определяемого выражением гии рабочего тела в потенциальную,зависящее от отношения укаэанныхплощадей Д 9. Оптимальная степеньрасширения Д 9 и безотрывность течения на его периферии повышаютКПД турбомашины, 8 ил. вы)8 где 3 = О /Р - относительный радипальный зазор междурабочим колесом 3 истатором 5 (Р - периферийный диаметрвходного сечениядиффузора 9);п 1 п и: углы выхода иэ лопаток 10 направляющегоаппарата 2 и входав лопатки 11 рабочетго колеса 3 на периферии турбинной ступени 1;Г - площадь на выховыхдиффузора 9 приО. Отношение Гвых к Гявляетсяыибступенью (и ) расширения диффузора9 при Г = О, Направляющий аппарат2 и рабочее колесо 3. содержат лопатки 10 и 11. Кривые 12 и 13 (Фиг.3)характеризуют зависимостиотПп, полученные на статическом стенде и на турбине. Кривые 14, 15 и 16(фиг. 7) характеризуют зависимостиот ц/с, соответственно для 1,11 и 111 вариантов диффузора.Кривые 17, 18 и 19 .(фиг8) характеризуют изменения значений с по 1за натурной ступенью, за модельнойступенью и на статическом стендесоответственно.,Выхлопная часть.турбомашины работает следующим образом.Рабочее тело из рабочего колеса3 турбинной ступени 1 и из радиального зазора 4 попадает в диффузор 93 145499 в котором происходит преобразование кинетической энерги рабочего тела в потенциальную. Степень этого преобразования зависит от степени расширения диффуэора 9, т.е, отношения5 Рв, /Р вх диффузора 9. В случае выполнения степени расширения диффузора 9 выхлопного патрубка 6 без учета величины радиального зазора 4 сопротивление такого выхлопного патрубка 6 относительно выше из-за заниженного значения и . Учет и периферийной степени реактивности и относительной величины радиального зазора 4 в совокупности определяют положительное влияния высокоскоростной протечки через радиальный зазор 4. Действие указанной протечки аналогично эффекту вдува в пограничный слой вдоль наружного обвода 8 диффузора 9, Увеличение с.епени расширения диффузора 9 за счет наружного 8 и (или) внутреннего 7 обводов позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление выхлопного патрубка 6, так как в диффуэоре 9 благодаря закрученной высокоскоростной струе через радиальный зазор 4 реализуется безотрывное течение, что позволяет максимально испольэовать его восстановительную способность. Оптимальность определения отношения Р /Р подтверждается данными 35выхэкспериментальных исследований: оптимальная и= 2,08 (фиг.З, кривая 13), безотрывность течения на периферии диффузора 9 (фиг. 6), повыУ/l // 14шение КПД (фиг.7) и распределение относительной скорости (фиг.8). формула и э о б р е т е н и яВыхлопная часть турбомашины, содержащая турбинную ступень, образованную направляющим аппаратом и рабочим колесом, последнее установле" но с радиальным зазором ( 8 ) отноР сительно статора, и расположенный за турбинной ступенью выхлопной пат рубок с внутренним и наружным обводами, образующими диффузор, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьйьения экономичности, отношение площади Р на выходе из диффузора к площади Рна его входе определяют исходя иэ выражения вых вых.о --- =(0,951,05) ---- 1+ Р вх Рвх1 Р+ (123- ---- - ) 8саР,-са ,Р 1где 3 =8 /Р - относительный радиРальный зазор междурабочим колесом и статором;Р - периферийный диваметр входного сечения диффузора,М3,- углы выхода иэ лопаток направляющегоаппарата и входа влопатки рабочего велеса на перифериитурбинной ступени;Рз, - площадь на выходеВвх,одиффузора фи 3 =О.Р1454991 У,О ЬГ Составитель В.Гуторовор Л,Веселовская Техред Л.Олийнык Коррект ирняк Ред Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна Заказ 7424/37 Тираж 456 По НИИПИ Государственного комитета по изоорете113035, Москва, Ж, Раушск сноем и открытиям при ГКНнаб., д. 4 Л