Динамическая реактивная турбина

 

Изобретение относится к области гидромашиностроения . Подводящий канал выполнен кольцевым, Осевое рабочее колесо размещено в камере. Диаметры боковых поверхностей совпадают с втулочным и периферийным диаметром рабочего колеса. За камерой установлен отводящий патрубок. Перед каналом может быть установлен конфузорный подводящий патрубок. Канал снабжен крышкой. Такое выполнение гидротурбины позволит повысить ее КПД, упростить конструкцию и уменьшить габариты 2 з.п.ф-лы, 3 ил..

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК(si)s F 03 В 3/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4792634/29 (22) 19.02.90 (46) 23.12.92, Бюл. М 47 (71) Московский энергетический институт (72) Г,М.Моргунов (56) Патент EP N. 0002995, кл. F 03 В 13/10, 1979. (54) ДИНАМИЧЕСКАЯ РЕАКТИВНАЯ ТУРБИНА (57) Изобретение относится к области гидромашиностроения. Подводящий канал вы. Ы,, 1783134 Al полнен кольцевым, Осевое рабочее колесо размещено в камере. Диаметры боковых поверхностей совпадают с втулочным и периферийным диаметром рабочего колеса. 3а камерой установлен отводящий патрубок.

Перед каналом может быть установлен конфузорный подводящий патрубок. Канал снабжен крышкой. Такое выполнение гидротурбины позволит повысить ее КПД, упростить конструкцию и уменьшить габариты. 2 з.п.ф-flbl, 3 ил..

1783134

Изобретений относится к области турбостро ния и может быть использовано на малонапорных, бесплотинных ГЭС, в ветроустановках, а также в качестве автономных малорасходн ых микротурбин, использу ощих кинетическую энергию набега ощего потока.

Известна динамическая реактивная турбина- двойного действия, содер>кащая подвод в виде плоского конфузорного канала, направлиощии аппарат, радиальное рабочее колесо. диффузорный отвод и ..-аыправляющую лопатку на выходе из турбины.

Недостаток такой конструкции — повышение потери, сложность конструкции, Известйа динамическая реактивная турбина, содержашая осевое рабочее колесо, расположенный над осевым рабочим колесом подводящий канал и отводящий патрубок, Недостатком этой Koíñòpóêöéè, как и предыдущей, является низкий КПД прл испсльзованйи турбины на бесплотинных и малонапорных ГЭС, сложность конструкции и большие габариты.

Цель изобретения — повышение КПД, упрощение конструкции и уменьшение габаритов

Указанная цель достигается тем, что в дйнамической реактивной турбине, содержащеи расположенные друг за другом подводящий канал, камеру с осевым рабочим колесом и отводящий канал, подводящлй канал выполнен кольцевым, открытым о сторону камеры и имеет прямоугольное или трапецеидальное сечение с постоянной шириной и равномерно уменьшающейся до нуля в окружном направлении высотой, причем ширина подводящего канала равна ширине проточной части камеры рабочего колеса, а площадь выходного сечения отводящего патрубка превышает площадь оходн6го се ения подводящего канала, При этом целесообразно выполнение турбину с отношением площади выходного сечения Отводящего патрубка и площади входного сечения подводящего канала, равны м 2,5-4,5, На фиг. 1 представлена поедло>кенная турбгина; продольный разрез; на фиг. 2 — вид в плаче;:на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 2.

В качестве примера рассмотрим вертикальное исполнение турбины, с прямоугольной формой поперечного сечения подвода и цилиндрическим сечением отвода, Случай трапецеидального сечения подвода и диффузорного отвода показан на фиг. 1 штрихпунктиром.

Динамическая турбина выполнена следу1ощим образом.

Над Осевым рабочим колесом 1 расположен кольцевой подвод — низкий канал 2, 5 например, прямоугольного сечения. Канал 2 выполнен В виде полнОГО кольцеоОГО витка с уменьшающейся в окружном направлении до нуля высотой и постоянной шириной, причем диаметры GQKcBblx поверхностей 3 и

10 4 канала 2 совпадают с диаметрами Dl и 02 рабочего колеса 1, а их образующие параллельны осй т. рбины. За кам рой 5 рабочего колеса установлен отводящий патрубок 6, например, цилиндрический. Сечение Р! вхо15 да в канал 2 выполнено в (2,5-4,5} раза богь- . ше сечения FQ выхода из патрубка 6. Из условия наиболее благоприятной с гидродинамической точки зреййя организации потока на входа возмо>кно подсоединение к .

20 каналу 2 конфузорного подводящего патрубка 7 требуемой из условия компоновки турбины в энергоблоке конфигурации, Канал 2 снабжен крышкой 8.

Рабочий процесс данной турбины осно2 вон на преобразовании кинетической энергии набегающего потока в механическую энергично вращения за счет полезного использовайия уменьшения кинетической энергии рабочей среды (жидкости} на выхо30 де из турбины по сравнени о с ее значением на входе. Указанный эффект в соответствии с законами сохранения вещества и энергии создается благодаря существенному уменьшени о площади F< по отнашени о к F2.

35 Поскольку поперечное сечение канала 2 имеет указан ну о выше форму с равномерно уменьшг ощейся высотой, G внешний ивнутренний диаметры расположяния боковых граней 3,4совпадаютсдиаметрами Dl Dz

40 рабочего колеса 1, достигается возмо>кность равномерного по окружности питания рабочего колеса жидкостью, а также практически л обого, требуемого из условия полноты использования кинетической энергии

45 потока, превышения площади Р2 над F< при минимальных габаритных показателях. KpoIne того, изменение угла наклона образу ощей крышк!л 0 канала 2 к Оси вращения турбины позволяет формировать желаемый

50 поток на входе о рабочее колесо.

Так, о случае прямоугольного Il0Il8pG÷ного сеченйя подвода 2 имеем выравненный

B рад лальном. на Г равлении расход рабочей среды через элементарные осесимметрич55 ные площадки на Fz. При наклоне образу ощей крышки 8, сохраняющем по ширине подвода 2 угол между вектором абсолютнойскороспл и еипраоленйем, параллельным оси оращения, обеспечивается равномерность распределения по радиусу расходной

1783134 — +Z1= + Z?.

Р2

pg pg

Тогда напор определяется, главным образом, разностью кинетических энергий жидкости в сечениях F> и F2, а именно

Д Составитель Г.Моргунов

Техред М.Моргентал

Щи.7

Корректор П.Гереши

Редактор А.Бер

Заказ 4497 Тираж .: Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Пат нт", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 составляющей скорости. Выбор формы крышки 8 осуществляется конструктором в процессе проектированйя агрегата. Соотношение между площадями F> и F2 устанавливается из условия получения максимальной полезной мощности при фиксированной площади либо выхода из отвода F2, onðåäåляющего. радиальные габариты турбины, либо входа в подвод Fi, если задан расход О через аппарат.

Как известно, полезная мощность N, развиваемая турбиной, равна й= gpgQH; где >1 — КПД. g — ускорение свободного падения, р — плотность жидкости, Н вЂ” напор.

Напор представляет собой разность удельных энергий потока перед и за тур иной:

Р vi Р2 v22

Н = + — +71 — — -Z2, pg 2g pg 2g где P — статическое давление, v - абсолютная скорость потока. Z — высота расположения сечения относительно некоторого фиксированного уровня, нижние индексы 1 и 2 относятся к сечениям F1 и F2 соответственно.

В свободном потоке с достаточной точностью можно принять, что

Н= (vl — v2 ), 1 2 2

2g

Учитывая, что обычно лопастная система рабочего колеса профилируется иэ усло5 вия примерно осевого выхода жидкости из турбины, скорости набегающего потока чаще всего находятся в диапазоне 10-3 мlс, а также оценивая долю неиспользованной кинетической энергии величиной не более 57ь, 10 приходим.к неравенству

F2— ) 2,5-4,5.

Р1

Формула изобретения

1, Динамическая реактивная турбина, 15 содержащая подводящий канал, камеру с осевым рабочим колесом и отводящий патрубок, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, упрощения конструкции и уменьшения габаритов, подводящий канал

20 выполнен кольцевым, открытым со стороны камеры и имеет прямоугольное йли трапецеидальное сечение с постоянной шириной и равномернд уменьшающейся до нуля в окружном направлении высотой, причем

25 ширина подводящего канала равна ширине проточной части камеры рабочего колеса, площадь выходного сечения отводящего патрубка превышает площадь входного сечения подводящего канала, 30 2. Турбина по п, 1, отличающаяся тем, что отношение тлощади выходного се чения отводящего патрубка к площади выходного сечения подводящего канала составляет 2,5-4,5.