Направляющий аппарат паровой турбины

 

Изобретение относится к направляющим аппаратам турбин. Изобретение позволяет повысить КПД турбинной ступени с меридианным раскрытием проточной части (ПЧ) путем улучшения распределения параметров пара по высоте лопатки (Л) и снижения концевых потерь энергии. Направляющий аппарат состоит из криволинейных направляющих Л 1, ограничивающих поверхностей (П) 2 и 3. Образующие 4 П 5 лопатки 1, в том числе и образующая 4, расположенная в горловом сечении 6, выполнены в соответствии со следующим выражением в полярной системе координат: to ( + + + а,( R) + а (г - RK) + a lnr/Hj tg , где to - угловая координата точки образующей, за положительное направление которой принято направление вращения рас S бочего колеса; R и К„ - корневой и периферийный радиусы в выходном сечении направляющерЬ аппарата, г - длина радиуса вектора точки образующей (R r-e:Rf,); а, r + а г + + а - полином второй степени, выражающий заданный закон распределения iv: Од 00 4i 00 3 Li.,l,Mj..lJL

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН цН F 01 D.9/02

1 у.-! ( „: д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 i ) 3901472/24-06 (22) 27.05.85 (46) 07.11.86. Бюл. № 41 (72) А.М, Топунов, А.В. Косарев, А.Г. Черноусенко, С.А. Алексеев, И.Г. Геворков, М.М.Ковалев и В.M. Юрочкин (53) 621.438 (088.8) (56) Заявка Франции ¹ 2523642, кл. F 01 D 9/02, опублик, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 726358, кл. F 01 D 9/09, 1978. (54) НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ ПАРОВОЙ

ТУ1 .БИНЫ (57) Изобретение относится к направляющим аппаратам турбин. Изобретение позволяет повысить КПД турбинной ступени с меридианным раскрытием проточной части (ПЧ) путем улучшения распределения параметров пара по вы„„ЯЦ „„1268748 А 1 соте лопатки (Л) и снижения концевых потерь энергии. Направляющий аппарат состоит из криволинейных направляющих Л 1, ограничивающих поверхностей (П) 2 и 3. Образующие 4

П 5 лопатки 1, в том числе и образующая 4, расположенная в горловом сечении 6, выполнены в соответствии со следующим выражением в полярной системе координат: 43 = (a, r +

+ a r + а ) а /2(r — R ) + à (r—

+ a31nr/Йк J tg!5, rpeM — у ловая координата точки образующей, за положительное направление которой принято направление вращения рабочего колеса, R„, и R„ — корневой и периферийный радиусы в выходном

/ . сечении направляющего аппарата; r— длина радиуса вектора точки образующей (R„d r 4 R„); a,,r + a2 r +

+ а, — полином второй степени, выражающий заданный закон распределения

1268 меридианных поточных углов по высоте Л 1; а,, а, а, — постоянные коэффициенты, зависящие от закона распре. деления меридианных поточных углов ь по высоте Л; 0 - угол между касательной к образующей 4 Л t в данной точке и радиальным направлением в точке касания, значение которого определяется из соотношения: s:õ.n6 (а Г + az r + аз ) rÈ п ° 1Ко ги где A — периферийный угол раскрытия ПЧ в меридианной плоскости; Ощ— .геометрический угол профиля Л 1 в сечении, нормальном ее образующей.

748 Линии тока рабочего тела, движущегося при условии максимального расхода при заданном перепаде давлений в направляющем аппарате, распределяются по высоте Л 1 в соответствии, с формой П 2 и 3. При этом в области горлового сечения б.поток пара поджимается к внешней П 2 таким образом, что меридианный поточный угол становится равным меридианному углу

8„ раскрытия НЧ, вследствие чего имеет место безотрывное течение рабочего тела со сниженным уровнем концевых потерь энергии. 4 кл.

Изобретение относится к конструированию направляющего аппарата турбинной ступени и может найти применение в турбиностроении.

Цель изобретения — повышение КПД турбинной ступени с меридианным раскрытием проточной части путем улучшения распределения параметров пара по высоте лопатки на линии геометрических горл и снижения концевых потерь вследствие течения пара с максимальным расходом при заданном перепаде давлений на направляющей решетке.

На фиг.1 изображена схема турбинной ступени с меридианным раскрытием проточной части на фиг.2 — направляющий аппарат со стороны выходных кромок криволинейных лопаток, общий вид на фиг.3 — профиль криволинейной лопатки в сечении плоскостью, перпендикулярной образующим ее поверхности," на фиг.4 - полярная система координат, расположенная в плоскости, перпендикулярной оси турбины, в которой строится образующая криволинейной лопатки.

Направляющий аппарат состоит иэ криволинейных направляющих лопаток

1, внешней ограничивающей поверхHociн 2 и внутренней органичивающей поверхности 3. Направляющие лопатки

1 имеют геометрические углы профиля

6,„, в сечении плоскостью, перпендикулярной образующим 4 поверхностей 5 лопаток. Образующие 4 поверх„а1 (a r + à r + a ) à — (r

1 г 3 (+a(rR)+aç1n — )

Г -, угловая координата точки образующей, за положительное на-м)

15 где правление которой принято направление вращения рабочего колеса 8, R, R — корневой и периферийный радиусы в выходном сечении направляющего аппарата;

r — - длина радиусавектора точки образующей (R„ rg R„);

a r + а r + а — полином второй степени, выражающий заданности 5 направляющей лопатки 1, в том числе и образующая 4, расположенная в горловом сечении б направляющего аппарата, наклонены в плос5 кости (имеют наклон), перпендикулярный оси 7 турбины в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса 8, и выполнены в соответствии со следующим выражением в полярной системе координат:

1268748 4 углов потока по высоте направляющей лопатки 1.

Линии тока рабочего тела, движущегося при условии максимального рас5. хода при заданном перепаде давлений в направляющем аппарате, распределяются по высоте лопатки 1 в соответствии с формой ограничивающих поверхностей 2 и Э. При этом у периферии (в области горлового сечения

6, направляющего аппарата)поток пара поджимается к внешней ограничивающей поверхности 2 так, что меридианный поточный угол становится равным меридианному углу О„ раскрытия проточной части, вследствие чего имеет место безотрывное течение рабочего тела со сниженным уровнем концевых потерь энергии. аэ

sin о = — (а,r +а, г+а,) tyO„- tg с<,«, где О« — периферийный угол раскрытия проточной части в меридианной плоскости, с«.« — геометрический угол профиля лопатки 1 в сечении, нормальном ее образующей.

Полярная система координат (фиг.4) состоит из полюса, которым является точка О, лежащая на оси 7 турбины и полярной оси 9, за положительное

35 направление которой принято направление от полюса О к точке К, являющейся корневой точкой образующей 4.

Положительное направление угловой

40 координаты <э совпадает с направлением вращения рабочего колеса 8, Угол о. наклона направляющей лопатки

1 определяется в плоскости, перпендикулярной оси турбины, как угол

1 между касательной 10 к образующей 4 в данной точке и радиальным направлением в этой же точке. Форма криволинейных направляющих лопаток 1, необходимая для достижения оптималь50 ного распределения параметров рабочего тела по высоте лопатки 1 и эффективного снижения концевых потерь энергии при наличии меридианного раскрытия проточной части, полностью

55 определяется формой последней, профилем лопатки 1 в нормальном сечении (величиной угла <« ) и заданным законом распределения меридианных

- К „) + а, (r - R„) <

+ а 1n — ).t86 э где

3 ный закон распределения меридианных поточных углов по высоте направляющей лопатки 1, постоянные коэффициенты, зависящие от закона распределения меридианных поточных углов по высоте лопатки, угол между касательной к образующей 4 лопатки

1 в данной точке и радиальным направлением в точке касания, значение которого определяется из соотношения

Формула из об ре те ни я

Направляющий аппарат паровбй турбины с криволинейными лопатками, имеющими наклон в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения

КПД турбинной ступени с меридианным раскрытием проточной части путем улучшения распределения параметров пара по высоте лопатки на линии геометрических горл и снижения концевых потерь вследствие течения пара с максимальным расходом при заданном перепаде давлений на направляющем аппарате, образующие поверхности лопаток выполнены в соответствии со следующим выражением полярной системе координат (а гл + a r+ аэ) — (r

<< — угловая координата точки образующей, за положительное направление которой принято направление вращения рабочего колеса, r — - длина радиуса-вектора точки образующей (R«< r(R„);

Ь направлением в точ1268748

R„, Кп ке касания, значение которого определяется из соотно" шения

2 3

sin > r+az r+aç tg Оп tg a»» °

Составитель В. Гуторов

Техред К.Попович Корректор А. Тяско

Редактор Н..Марголина

Заказ 6008/32

Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4

% корневой и периферийный радиусы в выходном сечении направляющего аппарата3 постоянные коэффициенты, зависящие от закона распределения меридианных поточных углов по высоте лопатки; угол между касательной к образующей лопатки в данной точке и радиальным

1Огде Ор — периферийный угол раскрытия проточной части в меридианной плоскости;

dr» — геометрический угол профиля лопатки в сечении, нормальном ее образующей.