CH622583A5 - - Google Patents

Description

La présente invention concerne un dispositif d'échappement pour turbine axiale à fluide condensable, comportant un diffuseur annulaire à entrée axiale et sortie sensiblement radiale installé à l'échappement des turbines pour guider le flux sortant du dernier étage de détente de la turbine vers le condenseur.

Dans les dispositions actuellement connues, pour les diffuseurs de turbine à entrée axiale et sortie radiale, l'échappement se fait dans un canal torique dont la section méridienne fait un coude généralement équipé de parois de guidage internes du fluide. Le diffuseur a un double rôle: un premier rôle de déviation du fluide et un second rôle de recompression du fluide. Les diffuseurs actuels ont de médiocres qualités aérodynamiques dues à la présence d'un gradient de recompression sur les faces convexes des parois de guidage, circonstance génératrice de décollements. On observe ainsi, en sortie de ces diffuseurs, un écoulement hétérogène, tant en vitesse qu'en direction. Cette structure hétérogène du fluide à la sortie du diffuseur est en outre très défavorable au bon fonctionnement de l'organe de liaison situé en aval et dont les pertes sont aggravées par rapport à celles que l'on observerait dans le cas d'une alimentation bien uniforme.

La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en réalisant un ensemble d'organes d'échappement qui permette de réduire les pertes énergétiques de sortie des turbines à fluides condensables, et a pour objet un dispositif d'échappement pour turbine axiale à fluide condensable, comportant un diffuseur annulaire à entrée axiale et sortie sensiblement radiale situé à la sortie du dernier étage de la turbine, et un condenseur comparti-5 menté en deux zones dont l'une est à une pression plus faible que l'autre, caractérisé en ce que la paroi du diffuseur extérieure au flux d'entrée dans le canal comporte une fente circonférentielle évacuant, au moyen de capacités et de gaines de liaison, une fraction du débit entrant dans le diffuseur vers la zone à plus io basse pression du condenseur, la paroi ayant en outre un tracé tel que le gradient de pression, mesuré à sa surface dans le sens de l'écoulement, soit en tout point négatif ou nul.

Le diffuseur peut être partagé en plusieurs diffuseurs élémentaires par des cloisons de révolution creuses sensiblement paral-i5 lèles aux parois extrêmes du diffuseur, au moins l'une des cloisons comportant sur sa paroi convexe une fente circonférentielle évacuant au moyen de capacités et de gaines de liaison une fraction du débit entrant dans le diffuseur vers la zone à plus basse pression du condenseur, la paroi ayant un tracé tel que le gradient 20 de pression, mesuré à sa surface, dans le sens de l'écoulement, soit en tout point négatif ou nul.

Selon une réalisation du dispositif, la coupe de la paroi d'un diffuseur élémentaire extérieure au flux d'entrée dans le canal par un plan contenant l'axe de rotation de la turbine est observée 25 dans le sens de l'écoulement principal, de forme convexe immédiatement en amont de la fente circonférentielle et de forme concave en aval de ladite fente.

Selon une autre réalisation, la partie de la paroi du diffuseur élémentaire extérieure au flux d'entrée dans le canal diffuseur et 30 située en amont de la fente circonférentielle se prolonge à l'intérieur de la capacité contiguë en un arrondi convexe à forte courbure.

Avantageusement, la vitesse locale du fluide en amont de la fente d'aspiration reste inférieure à 1,3 fois la vitesse moyenne 35 d'entrée dans le diffuseur.

D'une manière préférentielle, le débit évacué par chaque fente circonférentielle est compris entre 4 et 12% du débit circulant dans le diffuseur élémentaire correspondant à ladite fente.

Les avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de 4o la description d'un exemple de réalisation de l'invention faite ci-après en regard du dessin annexé, dans lequel :

La fìg. 1 montre une demi-coupe méridienne d'un fond d'échappement d'ime turbine axiale selon l'invention dans le cas d'un diffuseur à canal unique. ,

45 La fig. 2 montre une demi-coupe méridienne d'un fond d'échappement d'une turbine axiale selon l'invention dans le cas d'un diffuseur à canaux multiples.

La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig. 2.

La fig. 4 montre en échelle agrandie un exemple de profilage so des parois du diffuseur de la fig. 2.

En se reportant maintenant à la fig. 1, on voit une dernière roue basse pression 1 d'une turbine axiale à vapeur. La section de sortie de cette roue est annulaire et est reliée à une surface cylindrique par un diffuseur torique 2 dont la section méridienne est 55 un coude.

La paroi du diffuseur 6 extérieure au flux d'entrée dans le canal comporte une fente circonférentielle 7. La fente circonférentielle 7 met en communication le canal du diffuseur 2 et une capacité annulaire 10, elle-même reliée par une gaine de liaison 11 6o à la partie à plus basse pression d'un condenseur à deux vides, non représenté; il s'agit d'un condenseur connu comportant deux zones de condensation séparées par une paroi, traversées par un même faisceau de tubes d'eau de refroidissement, et dont l'une des zones est à plus basse pression que l'autre.

65 Ainsi, une partie du débit s'échappant de la dernière roue 1 de la turbine axiale est aspirée par la fente 7 vers la capacité 10 et, de là, par la gaine 11 vers la zone à plus basse pression du condenseur, tandis que la partie principale du débit d'échappement sort

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selon la flèche 14 vers une gaine 15 conduisant au condenseur,

dans sa zone à pression moins basse.

Les fig. 2 et 3 précisent les dispositions spéciales pour un diffuseur à plusieurs canaux. Le diffuseur 2 contient en son intérieur une cloison de révolution 3 divisant le diffuseur en deux 5 diffuseurs élémentaires 4 et 5. Cette cloison réduit les gradients transversaux de pression. Le diffuseur élémentaire 5 est identique à celui décrit par la fig. 1. La cloison 3 comporte, sur sa paroi convexe 8, une fente circonférentielle 9. La fente circonférentielle 9 met en communication le canal du diffuseur élémentaire 4 io et la capacité annulaire 10 par l'intermédiaire de bras creux 13 destinés à maintenir la cloison 3.

Ainsi, l'évacuation d'une fraction du débit principal par les fentes telles que 7 et 9 vers la zone à plus basse pression du condenseur est assurée dans chacun des diffuseurs élémentaires 4 15 et 5.

La fig. 3 montre la manière dont sont disposés les bras 13.

Leur forme et leur position dans la partie d'écoulement à basse vitesse sont choisies de façon à ne pas introduire de pertes importantes. 20

La fig. 4 est une vue agrandie d'une demi-section méridienne du diffuseur 2. Cette figure montre le profilage des parois. Les flèches E indiquent l'entrée sensiblement axiale du fluide dans le diffuseur et les flèches S la sortie sensiblement radiale du fluide.

Le diffuseur comporte une paroi 6 extérieure au flux entrant et 2s une paroi 16 intérieure au flux entrant. Ce diffuseur est partagé en deux diffuseurs élémentaires 4 et 5 par une cloison interne 3. Cette cloison est creuse et sa partie interne 12 communique avec le canal 4 par une fente circonférentielle 9, ménagée sur sa partie convexe 8. De même, la paroi 6 extérieure au flux entrant com- 30 porte une fente circonférentielle 7 mettant en communication le canal 5 et la capacité annulaire 10. Cette figure montre le profilage des parois. Les parois 6 et 8 de chaque diffuseur élémentaire extérieures au flux entrant dans ce diffuseur élémentaire ont en coupe méridienne une forme convexe immédiatement en amont de ladite fente (voir 6a et 8a). En outre, la partie des parois extérieures 6 et 8 située en amont de la fente circonférentielle se prolonge dans la capacité d'aspiration en un arrondi à forte courbure 18 et 19.

Les graduations indiquent la valeur locale de la vitesse rapportée à la vitesse moyenne d'entrée du fluide. Sur la partie des parois convexes 6 et 8, située en amont des fentes circonféren-tielles 7 et 9 d'aspiration, l'écoulement est accéléré jusqu'à 1,2 fois la vitesse d'entrée. La vitesse est ensuite constante jusqu'à la fente d'aspiration. Après la fente d'aspiration, la vitesse est constante et égale à la vitesse de sortie. Sur la paroi interne concave 16, de même que sur la paroi concave 17 de la cloison 3, la vitesse diminue de façon continue depuis 1 jusqu'à 0,5. Une aspiration de couche limite peut être effectuée sur les parois 16 et 17. Ainsi, corrélativement, le gradient de pression le long des parois 6 et 8 est négatif depuis l'entrée du fluide dans le diffuseur jusqu'au point de ces parois où la vitesse atteint 1,2 fois la vitesse à l'entrée. Il est ensuite nul jusqu'à la fente d'aspiration où se produit alors la recompression et, après la fente, le gradient de pression est de nouveau nul jusqu'à la sortie.

Contrairement au cas des diffuseurs axiaux où la vitesse sur les parois peut n'être jamais supérieure à la vitesse d'entrée des fluides, il est ici nécessaire d'accélérer sur les parois convexes pour assurer la déviation du fluide. Le profilage des canaux 4 et 5 et leur nombre permettent de limiter la survitesse à une valeur compatible avec les possibilités d'aspiration de la partie froide ou à plus basse pression des condenseurs à deux vides.

Dans l'exemple de la fig. 4, la vitesse le long des parois convexes 6 et 8 n'excède pas 1,2 fois la vitesse à l'entrée; il est avantageux de ne pas dépasser la valeur de 1,3 fois cette vitesse.

Avantageusement, le débit évacué par chaque fente circonférentielle (7 et 9) est compris entre 4 et 12% du débit circulant dans le diffuseur élémentaire (5 et 4) correspondant à ladite fente.

R

2 feuilles dessins

Claims (6)

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1. Dispositif d'échappement pour turbine axiale à fluide condensable comportant un diffuseur annulaire à entrée axiale et sortie sensiblement radiale situé à la sortie du dernier étage de la turbine, et un condenseur compartimenté en deux zones dont l'une est à une pression plus faible que l'autre, caractérisé en ce que la paroi du diffuseur extérieure au flux d'entrée dans le canal comporte une fente circonférentielle évacuant, au moyen de capacités et de gaines de liaison, une fraction du débit entrant dans le diffuseur vers la zone à plus basse pression du condenseur, la paroi ayant en outre un tracé tel que le gradient de pression, mesuré à sa surface dans le sens de l'écoulement, soit en tout point négatif ou nul.

2. Dispositif d'échappement pour turbine axiale selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diffuseur est partagé en plusieurs diffuseurs élémentaires par des cloisons de révolution creuses sensiblement parallèles aux parois extrêmes du diffuseur, au moins l'une des cloisons comportant sur sa paroi convexe la fente circonférentielle.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif d'échappement pour turbine axiale selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la coupe de la paroi d'un diffuseur élémentaire extérieure au flux d'entrée dans le canal par un plan contenant l'axe de rotation de la turbine est, observée dans le sens de l'écoulement principal, de forme convexe immédiatement en amont de la fente circonférentielle et de forme concave en aval de la fente.

4. Dispositif d'échappement pour turbine axiale selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie de la paroi du diffuseur élémentaire extérieure au flux d'entrée dans le canal diffuseur et située en amont de la fente circonférentielle se prolonge à l'intérieur de la capacité contiguë en un arrondi convexe.

5. Dispositif d'échappement pour turbine axiale selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la vitesse locale du fluide en amont de la fente d'aspiration reste inférieure à 1,3 fois la vitesse moyenne d'entrée dans le diffuseur.

6. Dispositif d'échappement pour turbine axiale selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le débit évacué par chaque fente circonférentielle est compris entre 4 et 12% du débit circulant dans le diffuseur élémentaire correspondant à la fente.