CN114704333B - 一种湿汽轮机除湿静叶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿汽轮机除湿静叶，包括静叶片，还包括布置在静叶片上的波浪形结构，波浪形结构分布在静叶片表面水膜聚集区域内的上游位置；波浪形结构包括至少一组沿静叶片流向方向呈平行布置的凸起总成，每组凸起总成包括若干个沿静叶片高度方向间隔均匀布置的凸起。通过在湿汽轮机静叶片表面设置波浪形结构，通过此结构，在其下游的静叶片表面产生成排的涡结构，达到对静叶片表面水膜的吹扫效果。故在静叶片表面水膜聚集区域内的上游位置布置波浪形结构，能够有效地吹扫结构附近的水膜。
Description
技术领域
本发明属于船用湿汽轮机技术领域，具体涉及一种湿汽轮机除湿静叶。
背景技术
汽轮机诞生后，很快就被应用于舰船的主动力源。舰船汽轮机的进汽即为饱和蒸汽，整机都运行于湿蒸汽区，设计开发轻量、高效的机内除湿技术是汽轮机发展中的一项重大挑战。静叶除湿是一种被广泛使用的除湿方法，其中吹扫除湿法是通过抽吸叶片表面的水膜达到除湿效果的一项大类除湿法。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种达到强化除湿效果的湿汽轮机除湿静叶。
为实现上述目的，本发明所设计的湿汽轮机除湿静叶，包括静叶片，还包括布置在静叶片上的波浪形结构，波浪形结构分布在静叶片表面水膜聚集区域内的上游位置；波浪形结构包括至少一组沿静叶片流向方向呈平行布置的凸起总成，每组凸起总成包括若干个沿静叶片高度方向间隔均匀布置的凸起。
进一步地，所述凸起为半球体时，半球体的圆心均位于静叶片的表面，且所有半球体的圆心均在一条直线上，该直线与静叶片的高度方向夹角不超过90°。
进一步地，所述半球体的直径记为d，相邻两个半球体的圆心之间的距离记为l，则满足0<l<2d。
进一步地，所述凸起为半椭球体时，半椭球体的圆心均位于静叶片的表面，且所有半椭球体的圆心均在一条直线上，该直线与静叶片的高度方向夹角不超过90°。
进一步地，所述半椭球体在静叶片高度方向的轴长记为a、在流向方向的轴长记为b，相邻两个半椭球体的圆心之间的距离记为l，则满足0<l<2a、0<l<2b。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过在湿汽轮机静叶片表面设置波浪形结构，通过此结构，在其下游的静叶片表面产生成排的涡结构，达到对静叶片表面水膜的吹扫效果。故在静叶片表面水膜聚集区域内的上游位置布置波浪形结构，能够有效地吹扫结构附近的水膜。
附图说明
图1为本发明湿汽轮机除湿静叶结构示意图；
图2为湿汽轮机末级静叶在额定工况下的水膜分布云图；
图3为本发明在额定工况下的水膜分布云图；
图4为不同列数波浪形结构水膜厚度对比曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示湿汽轮机除湿静叶，包括静叶片1和布置在静叶片上的波浪形结构，波浪形结构分布在静叶片表面水膜聚集区域内的上游位置。波浪形结构包括至少一组沿静叶片流向方向呈平行布置的凸起总成，每组凸起总成包括若干个沿静叶片高度方向间隔均匀布置的凸起2，凸起2可以是半球体或者半椭球体。
当凸起为半球体时，半球体的圆心均位于静叶片的表面，且所有半球体的圆心均在一条直线上，该直线与静叶片的高度方向夹角不超过90°。半球体的直径记为d，相邻两个半球体的圆心之间的距离记为l，则满足0<l<2d。
当凸起为半椭球体时，半椭球体的圆心均位于静叶片的表面，且所有半椭球体的圆心均在一条直线上，该直线与静叶片的高度方向夹角不超过90°。半椭球体在静叶片高度方向的轴长记为a、在流向方向的轴长记为b，相邻两个半椭球体的圆心之间的距离记为l，则满足0<l<2a、0<l<2b。
本发明通过在湿汽轮机静叶片表面设置波浪形结构，通过此结构，在其下游的静叶片表面产生成排的涡结构，达到对静叶片表面水膜的吹扫效果。故在静叶片表面水膜聚集区域内的上游位置布置波浪形结构，能够有效地吹扫结构附近的水膜。传统的吹扫开缝一般都呈多条分布，对于本发明除湿静叶，可以用单排波浪形结构达到高效的静叶除湿效果；同时，吹扫开缝与抽吸开缝是无法同时设置在一支叶片上的，但在本发明波浪形表面叶片上，仍然可以设置抽吸缝来达到更优秀的静叶除湿效果。
下面以某湿汽轮机末级静叶的波浪形结构除湿方案为例进行说明。
如图2所示，水膜分布云图给出了此末级静叶在额定工况下，叶片压力面的水膜分布情况。沿流向，压力面上的水膜呈逐步增厚的趋势，同时，在靠近叶根的部分(图中叶片表面的右上角)有着显著增加的水膜聚集。依据水膜分布情况，在叶片表面设置波浪形结构。如图1所示给出了波浪形结构在静叶压力面上的排布，四个直径d为12mm的半球体之间的圆心距离l为12mm。半球体沿水膜聚集区的上游，沿直线排列。最终覆盖了叶根附近水膜分布较厚的区域。
如图3所示，水膜分布云图给出了波浪形表面静叶在额定工况下，静叶片压力面的水膜分布情况。在波浪形结构的下游区域，水膜厚度及水膜分布都有明显的减少。同时，静叶片表面平均水膜厚度由原来的7.36mm，下降到了4.85mm。
如图4所示，展示了在本叶型上设置两列波浪形结构时，所带来的影响。相较于原叶型，带凸起结构的叶型均使得分布的水膜厚度变薄，但注意到，布置两列结构并没有带来明显的优势。这是因为在本实例叶型上，水膜的显著聚集区域可通过单列的波浪形结构完成吹扫。额外凸起结构带来的功效被浪费，所以两列结构在此实例中并不适用。但是注意到不同叶型的水膜沉积情况大不相同，一列波浪形结构所能吹扫的区域也有限度，当面对水膜分布足够宽广的叶型时，必须考虑布置多列波浪形结构。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种湿汽轮机除湿静叶，包括静叶片，其特征在于：还包括布置在静叶片上的波浪形结构，波浪形结构分布在静叶片表面水膜聚集区域内的上游位置；波浪形结构包括至少一组沿静叶片流向方向呈平行布置的凸起总成，每组凸起总成包括若干个沿静叶片高度方向间隔均匀布置的凸起。
2.根据权利要求1所述湿汽轮机除湿静叶，其特征在于：所述凸起为半球体时，半球体的圆心均位于静叶片的表面，且所有半球体的圆心均在一条直线上，该直线与静叶片的高度方向夹角不超过90°。
3.根据权利要求2所述湿汽轮机除湿静叶，其特征在于：所述半球体的直径记为d，相邻两个半球体的圆心之间的距离记为l，则满足0<l<2d。
4.根据权利要求1所述湿汽轮机除湿静叶，其特征在于：所述凸起为半椭球体时，半椭球体的圆心均位于静叶片的表面，且所有半椭球体的圆心均在一条直线上，该直线与静叶片的高度方向夹角不超过90°。
5.根据权利要求4所述湿汽轮机除湿静叶，其特征在于：所述半椭球体在静叶片高度方向的轴长记为a、在流向方向的轴长记为b，相邻两个半椭球体的圆心之间的距离记为l，则满足0<l<2a、0<l<2b。
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