DE102012000915B4

DE102012000915B4 - Axialturbine

Info

Publication number: DE102012000915B4
Application number: DE102012000915.1A
Authority: DE
Inventors: Brian Robert Haller; Gursharanjit Singh
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2032-01-19
Also published as: DE102012000915A1; US20120189441A1; EP2479381A1; CN102606216B; JP2012154332A; US8757967B2; JP5595428B2; IN2012DE00184A; CN102606216A

Abstract

Axialturbine, die in axialer Strömungsfolge eine Niederdruck-Teilturbine (12) und ein Turbinenauslasssystem (14) umfasst, wobei die Niederdruck-Teilturbine (12) eine letzte Niederdruckturbinenstufe (28) umfasst, die eine Umfangsreihe von Leitschaufelblättern (24) enthält, an die sich in axialer Folge eine Umfangsreihe von Laufschaufelblättern (26) anschließt, wobei jedes Leit- und Laufschaufelblatt (24, 26) einen radial inneren Nabenbereich (24a) und einen radial äußeren Spitzenbereich (24b) aufweist, wobei der K-Wert, der gleich dem Verhältnis der Abmessung am engsten Querschnitt zu dem Umfangsabstand ist, jedes Leitschaufelblatts (24) entlang der Höhe des Leitschaufelblatts (24) zwischen dem Nabenbereich (24a) und dem Spitzenbereich (24b) zwischen einem Mindest-K-Wert Kstatmin und einem Höchst-K-Wert Kstatmaxgemäß den in der folgenden Tabelle definierten Verteilungen variiert, so dass sich ein allgemein W-förmiger Verlauf des K-Wertes mit zunehmender Höhe des Leitschaufelblatts (24) ergibt:Anteilsmäßige Höhe des LeitschaufelblattsMindest-K-Wert (Kstatmin)Höchst -K Wert (Kstatmax)00.4239859060.6239859060.0808559980.366386640.566386640.1652947160.3035452960.5035452960.2558800750.2502073810.4502073810.341826110.2923371170.4923371170.41548890.3273578630.5273578630.4804836250.3586495540.5586495540.5418028430.3430711910.5430711910.6041152430.3115143590.5115143590.6692848490.2762242630.4762242630.7385632250.240379550.440379550.8088595520.2452981990.4452981990.8757825680.2567379990.4567379990.9393066580.2681245530.46812455310.279456160.47945616

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialturbine. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen insbesondere eine Axialdampfturbine mit erhöhtem Wirkungsgrad infolge einer verbesserten Konstruktion der Schaufelblätter in der letzten Niederdruckturbinenstufe der Dampfturbine.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Dampfturbinen, die zur Energieerzeugung verwendet werden, umfassen im Allgemeinen Hochdruck-, optional Mitteldruck- und Niederdruck-Teilturbinen, die in Axialstromfolge angeordnet sind und jeweils eine Reihe von Turbinenstufen aufweisen. Der Druck und die Temperatur des Dampfes verringern sich mit Expansion des Dampfes durch die Turbinenstufen in jeder Teilturbine, und nach der Expansion durch die letzte Stufe der Niederdruck-Teilturbine wird der Dampf durch ein Turbinenauslasssystem abgeführt.
Der Wirkungsgrad von Dampfturbinen ist von großer Bedeutung, insbesondere in großen Energieerzeugungsanlagen, in denen eine minimale Erhöhung des Wirkungsgrads zu einer bedeutenden Verringerung der Kraftstoffmenge führen kann, die zur Erzeugung von elektrischer Energie erforderlich ist. Dies führt zu sehr großen Kosteneinsparungen und bedeutend geringeren Emissionen von CO₂ mit entsprechender Reduzierung von SOx und NOx. Deshalb wird kontinuierlich ein großer Geld- und Arbeitsaufwand für Forschung auf dem Gebiet der Schaufelblattkonstruktion aufgebracht, da diese eine bedeutende Auswirkung auf den Turbinenwirkungsgrad hat.
Die letzte Niederdruckturbinenstufe und das Turbinenauslasssystem haben beide einen großen Einfluss auf die Leistung und somit auf den Gesamtwirkungsgrad von Dampfturbinen. Schaufelblattkonstruktionen, die in der letzten Niederdruckturbinenstufe von herkömmlichen Dampfturbinen eingesetzt werden, neigen dazu, eine große Menge an Austrittsenergie und eine ungleichmäßige Staudruckverteilung, die beide der Gesamtleistung der letzten Niederdruckturbinenstufe und des Turbinenauslasssystems abträglich sind, zu erzeugen.
Deshalb wäre es wünschenswert, wenn die letzte Niederdruckturbinenstufe dem Turbinenauslasssystem eine minimale Menge an Austrittsenergie zuführen könnte und eine Staudruckverteilung am Einlass des Turbinenauslasssystems erzeugen könnte, die näher an ideal ist, wobei diese ideale Druckverteilung über die Höhe der Schaufelblätter in der letzten Niederdruckturbinenstufe fast konstant ist und sich zum Spitzenbereich etwas erhöht.
Schaufelblätter mit einer vergrößerten radialen Höhe zwischen dem Nabenbereich und dem Spitzenbereich sind in einem Versuch eingesetzt worden, die Austrittsenergie der letzten Niederdruckturbinenstufe zu verringern und somit den Wirkungsgrad der letzten Niederdruckturbinenstufe zu erhöhen. Dies kann jedoch zu Turbinenauslasssystemen führen, bei denen das Verhältnis der axialen Länge (L) zu der Höhe (H) der Laufschaufelblätter (das heißt L/H) des Auslasssystems der letzten Niederdruckturbinenstufe stark reduziert wird. Es ist aus mehreren Gründen im Allgemeinen nicht wünschenswert, die axiale Länge (L) des Turbinenauslasssystems zu vergrößern, nicht zuletzt deshalb, weil jegliche Reduzierung der Kompaktheit der Dampfturbine ihre Grundfläche vergrößern und somit die Installationskosten deutlich erhöhen kann.
DE 699 20 358 T2 beschreibt eine Turbinenlaufschaufelanordnung für eine Dampfturbine. Die Dampfturbine hat eine Mehrzahl von Stufen. Die Schaufeln haben entlang ihrer Höhe unterschiedliche Verdrehwinkel.
JP 2004 - 263 679 A beschreibt eine Mehrzahl von Turbinenstufen mit Turbinenschaufeln, die in Axialrichtung zur Turbinenachse ausgerichtet sind.
DEFINITIONEN
Die folgenden Definitionen werden in dieser Beschreibung durchweg verwendet.
Das radial am weitesten innen liegende Ende eines Schaufelblatts, ob es sich dabei um ein Leitschaufelblatt oder um ein Laufschaufelblatt handelt, wird als sein „Nabenbereich“ (auch gemein als der Fuß bekannt) bezeichnet, während das radial am weitesten außen liegende Ende eines Schaufelblatts, ob es sich dabei um ein Leitschaufelblatt oder um ein Laufschaufelblatt handelt, wird als sein „Spitzenbereich“ bezeichnet.
Die „Druckfläche“ eines Schaufelblatts ist seine konkave Seite und die „Saugfläche“ ist seine konvexe Seite.
Der Schaufelaustrittswinkel (α) eines Schaufelblatts ist der Winkel bezüglich der Umfangsrichtung des Rotors, in dem das Arbeitsfluid eine Umfangsschaufelreihe verlässt, und ist von dieser Beziehung abgeleitet: $α = {sin}^{- 1} K$
wobei: $\begin{array}{l} K = Abmessung am engsten Querschnitt (t) / Umfangsabstand \\ (p) \end{array}$
Die Abmessung am engsten Querschnitt (t) wird als die kürzeste Linie, die sich von einer Schaufelblatthinterkante normal zur Saugfläche des benachbarten Schaufelblatts in der gleichen Reihe erstreckt, definiert, während der Umfangsabstand (p) die Umfangsstrecke von einer Schaufelblatthinterkante zu der benachbarten Schaufelblatthinterkante in der gleichen Reihe bei einem bestimmten radialen Abstand von dem Nabenbereich des Schaufelblatts ist.
Der Ausdruck AN² stellt das Produkt der Fläche (A) des von den Laufschaufelblättern der letzten Niederdruckturbinenstufe am Auslass der Niederdruck-Teilturbine überstrichenen Rings mal dem Quadrat der Drehzahl (N) der Laufschaufelblätter dar. Die Ringfläche (A) wird als die Differenz der Fläche der durch die Innen- und Außenradien der Laufschaufelblätter beschriebenen Kreise definiert.
Die „axiale Breite“ (W) eines Schaufelblatts ist der axiale Abstand zwischen seiner Vorder- und Hinterkante (das heißt der Abstand zwischen seiner Vorder- und Hinterkante, wie entlang der Drehachse der Turbine gemessen).
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Axialturbine bereitgestellt, die in Axialstromfolge eine Niederdruck-Teilturbine und ein Turbinenauslasssystem umfasst, wobei die Niederdruck-Teilturbine eine letzte Niederdruckturbinenstufe umfasst, die eine Umfangsreihe von Leitschaufelblättern enthält, an die sich in axialer Folge eine Umfangsreihe von Laufschaufelblättern anschließt, wobei jedes Schaufelblatt einen radial inneren Nabenbereich und einen radial äußeren Spitzenbereich aufweist, wobei der K-Wert, der gleich dem Verhältnis der Abmessung am engsten Querschnitt (t) zu dem Umfangsabstand (p) ist, jedes Leitschaufelblatts entlang der Höhe des Leitschaufelblatts zwischen dem Nabenbereich und dem Spitzenbereich gemäß einer allgemein W-förmigen Verteilung variiert.
Bei der Axialturbine kann es sich um eine Dampfturbine handeln.
Durch Annahme einer allgemein W-förmigen Verteilung für den K-Wert wird die Austrittsenergie, die dem Turbinenauslasssystem durch die letzte Niederdruckturbinenstufe zugeführt wird, auf ein Minimum reduziert. Des Weiteren wird am Einlass des Auslasssystems eine ideale Druckverteilung und insbesondere eine gleichmäßige Radialdruckverteilung über die Höhe der Schaufelblätter bereitgestellt, die zum Spitzenbereich hin leicht zunimmt.
Eine bedeutende Verbesserung des Wirkungsgrads gesamt-zu-gesamt (total-to-total) der letzten Niederdruckturbinenstufe wird somit unter Bedingungen geringer Auslassgeschwindigkeit, zum Beispiel um 125 m/s, erzielt, ohne dass dies mit einer wesentlichen Verringerung des Wirkungsgrads gesamt-zu-gesamt unter Bedingungen hoher Auslassgeschwindigkeit, zum Beispiel um 300 m/s, einhergeht. Dies ist äußerst vorteilhaft, da der Wirkungsgrad gesamt-zu-gesamt der letzten Niederdruckturbinenstufe herkömmlicher Dampfturbinen dazu neigt, sich bei einer Auslassgeschwindigkeit von unter ca. 170 m/s stark zu verringern. Eine adäquate Leistung der letzten Niederdruckturbinenstufe herkömmlicher Dampfturbinen wird bei einer Auslassgeschwindigkeit unter ca. 150 m/s sogar normalerweise nicht gewährleistet.
Der K-Wert jedes Leitschaufelblatts ändert sich entlang der Höhe des Leitschaufelblatts zwischen den unten in Tabelle 1 definierten Werten K_{stat min} und K _{stat max}, um eine allgemein W-förmige Verteilung des K-Werts bereitzustellen.
Der optimale K-Wert jedes Leitschaufelblatts K_stat _opt kann sich entlang der Höhe des Leitschaufelblatts gemäß der allgemein W-förmigen Verteilung des K-Werts, unten in Tabelle 2 definiert, ändern. Die Werte K_stat min und K_stat max bei einer gegebenen Höhe entlang des Leitschaufelblatts sind gleich dem optimalen Wert K_stat _opt ± 0,1.
Jedes Leitschaufelblatt kann einen Neigungswinkel der Hinterkante von zwischen 16 Grad und 25 Grad aufweisen. In der Regel weist jedes Leitschaufelblatt einen Neigungswinkel der Hinterkante von 19 Grad auf. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Neigungswinkel der Hinterkante 19,2 Grad betragen.
Bei einigen Ausführungsformen kann jedes Leitschaufelblatt mehrere radial benachbarte Schaufelprofile umfassen, die auf einer geraden Linie entlang der Hinterkante des Leitschaufelblatts gestapelt sein können. Bei anderen Ausführungsformen können die Schaufelprofile auf einer geraden Linie entlang der Vorderkante des Leitschaufelblatts oder entlang einer geraden Linie durch den Schwerpunkt des Leitschaufelblatts gestapelt sein. Natürlich liegen auch andere Stapelanordnungen vollständig im Schutzbereich der beanspruchten Erfindung.
Jedes Leitschaufelblatt weist in der Regel einen variablen Schaufelquerschnitt entlang der Höhe des Leitschaufelblatts zwischen dem Nabenbereich und dem Spitzenbereich auf.
Der K-Wert jedes Laufschaufelblatts kann entlang der Höhe des Laufschaufelblatts zwischen den Werten K_rot _min und K_rot _max, die unten in Tabelle 3 definiert werden, variieren, um eine gewünschte Verteilung des K-Werts zu gewährleisten. Der optimale K-Wert jedes Laufschaufelblatts K_rot _opt variiert entlang der Höhe des Laufschaufelblatts gemäß der unten in Tabelle 4 definierten K-Wert-Verteilung. Die Werte K_rot min und K_rot _max in einer gegebenen Höhe entlang dem Laufschaufelblatt sind gleich dem optimalen Wert K_rot _opt ± 0,1.
Die optimale Verteilung K_rot _opt, die in Tabelle 4 für jedes Laufschaufelblatt definiert wird, komplementiert die optimale allgemeine W-förmige Verteilung K_stat _opt, die in Tabelle 2 für jedes Leitschaufelblatt definiert wird. Solch eine Anordnung optimiert Fluidstrom durch die letzte Niederdruckturbinenstufe über die radiale Höhe der Schaufelblätter.
Jedes Laufschaufelblatt verjüngt sich normalerweise in Radialrichtung zwischen einer maximalen axialen Breite am Nabenbereich und einer minimalen axialen Breite am Spitzenbereich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Axialschnittansicht durch den Strömungsweg einer Axialturbine;
2 ist ein Schaubild, das die Änderung des K-Werts gegenüber der Höhe eines Leitschaufelblatts der letzten Niederdruckturbinenstufe einer Axialturbine zeigt;
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines Leitschaufelblatts mit einer W-förmigen Verteilung des K-Werts entlang der Höhe des Leitschaufelblatts, wobei auch die Konturen des statischen Drucks auf dem Blatt identisch sind; und
4 ist ein Schaubild, das die Änderung des K-Werts gegenüber der Höhe eines Laufschaufelblatts der letzten Niederdruckturbinenstufe einer Axialturbine zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Es werden nunmehr Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In 1 wird eine schematische Axialschnittansicht durch den Strömungsweg einer Dampfturbine gezeigt. Die Strömungsrichtung F des Arbeitsfluids, Dampf, durch den ringförmigen Strömungsweg verläuft allgemein parallel zu der Turbinenrotorachse A-A. Die dargestellte Dampfturbine umfasst in Axialstromfolge eine Hochdruck-(HP-)Teilturbine 10, eine Niederdruck- (LP-)Teilturbine 12 und ein Auslasssystem 14. Eine Mitteldruck- (IP-)Teilturbine könnte bei anderen Ausführungsformen bereitgestellt werden. Die Dampfturbine wird auf herkömmliche Weise mit Dampf betrieben, der durch die HP- und LP-Teilturbinen 10, 12 expandiert wird, bevor er schließlich durch den Turbinenauslassteil 14 zu einem Kondensator abgeführt wird.
Die HP-Teilturbine 10 umfasst eine Umfangsreihe von Leitschaufelblättern 16, an denen sich in axialer Folge eine Umfangsreihe von Laufschaufelblättern 18 anschließt. Die Umfangsreihen der Leitschaufelblätter 16 und der Laufschaufelblätter 18 bilden zusammen eine HP-Turbinenstufe. Der Übersicht halber wird in der HP-Teilturbine 10 nur eine einzige HP-Turbinenstufe gezeigt, obgleich in der Praxis normalerweise mehrere HP-Turbinenstufen bereitgestellt werden würden.
Die LP-Teilturbine 12 umfasst zwei Umfangsreihen von Leitschaufelblättern 20, 24, an denen sich jeweils in axialer Folge eine jeweilige Umfangsreihe von Laufschaufelblättern 22, 26 anschließt. Die axial aufeinanderfolgenden Umfangsreihen von Leitschaufelblättern und Laufschaufelblättern 20 und 22, 24 und 26 bilden jeweils LP-Turbinenstufen. Die LP-Turbinenstufe, die durch die Umfangsreihen der Leitschaufelblätter 24 und Laufschaufelblätter 26 gebildet wird, ist die letzte LP-Turbinenstufe 28. Entlang dem ringförmigen Strömungsweg strömender Dampf wird dem Turbinenauslasssystem 14 von der letzten LP-Turbinenstufe 28 zugeführt. Obgleich der Übersicht halber nur zwei LP-Turbinenstufen in der LP-Teilturbine 12 gezeigt werden, würde normalerweise eine größere Anzahl von LP-Turbinenstufen bereitgestellt werden.
Wie oben angedeutet, sollte dem Turbinenauslasssystem 14 durch die letzte LP-Turbinenstufe 28 zugeführter Dampf ideale Strömungseigenschaften haben, um den Betriebswirkungsgrad der Dampfturbine zu optimieren. Bei einer Dampfturbine mit einem Nabendurchmesser von ca. 2,03 Metern (80 Zoll) an der Axialstelle, an der die Laufschaufelblätter 26 der letzten LP-Turbinenstufe 28 angebracht sind, wobei die Höhe der Laufschaufelblätter 26 ca. 1,27 Meter (50 Zoll) beträgt und die Drehzahl 3000 U/min beträgt, sind unter Verwendung herkömmlicher Ansätze aufgrund des großen Durchmesserverhältnisses und des großen Wertes des Parameters AN² ideale Strömungseigenschaften schwer zu erreichen gewesen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine Optimierung der Strömungseigenschaften durch Bereitstellung einer allgemein W-förmigen Verteilung des K-Wertes entlang der Höhe der Leitschaufelblätter 24 der letzten LP-Turbinenstufe 28 zwischen dem Nabenbereich 24a und dem Spitzenbereich 24b.
Eine bevorzugte allgemein W-förmige Verteilung des K-Wertes (K_stat _opt) für die Leitschaufelblätter 24 der letzten LP-Turbinenstufe 28 der obigen Dampfturbine wird unten in Tabelle 2 definiert und in 2 graphisch dargestellt. Obgleich diese K-Wert-Verteilung für optimale Dampfströmungseigenschaften von der letzten LP-Turbinenstufe 28 in das Turbinenauslasssystem 14 sorgt, kann der Wert K_stat _opt bei einer gegebenen radialen Höhe entlang jedes Leitschaufelblatts 24 um +0,1 geändert werden, um zum Beispiel die W-förmigen Verteilungen K_stat min und K_stat _max, die unten in Tabelle 1 definiert und auch in 2 graphisch dargestellt werden, zu ergeben.
Auf 3 Bezug nehmend, die einen Teil eines der der Leitschaufelblätter 24 der letzten LP-Turbinenstufe 28 darstellt, in der der K-Wert gemäß der allgemein W-förmigen Verteilung K_stat _opt, unten in Tabelle 2 definiert, variiert und in der die Vorderkante 30 deshalb ein allgemein W-förmiges geometrisches Profil aufweist, ist zu sehen, dass die Druckkonturen (durch die variable Schattierung schematisch dargestellt) eine im Wesentlichen gleichmäßige Druckverteilung auf der Druckfläche 34 des Leitschaufelblatts 24 entlang der Hinterkante 32 in Radialrichtung zeigen. Diese gleichmäßige radiale Druckverteilung, zusammen mit der auf ein Minimum reduzierten Austrittsenergie, die durch die allgemein W-förmige Verteilung des K-Werts bereitgestellt werden, führen zu einem verbesserten Wirkungsgrad gesamt-zu-statisch und Wirkungsgrad gesamt-zu-gesamt der letzten LP-Turbinenstufe 28 und somit zu einer Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads der Dampfturbine.
Die Leitschaufelblätter 24 werden durch mehrere radial gestapelte Schaufelprofile gebildet, die entlang der Höhe des Leitschaufelblatts 24 zwischen dem Nabenbereich 24a und dem Spitzenbereich 24b einen variablen Querschnitt aufweisen.
Bei der unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen und in 3 dargestellten Ausführungsform liegt auf der Hand, dass die Schaufelprofile auf einer geraden Linie entlang der Hinterkante 32 des Leitschaufelblatts 24 gestapelt sind. Des Weiteren weist das Leitschaufelblatt 24 einen Neigungswinkel der Hinterkante von ca. 19,2 Grad auf, obgleich er in der Praxis zwischen ca. 16 Grad und 25 Grad variieren kann.
Zur Komplementierung der allgemein W-förmigen Verteilungen des K-Wertes entlang der Höhe der Leitschaufelblätter 24 der letzten LP-Turbinenstufe 28 wird des Weiteren der K-Wert der Laufschaufelblätter 26 der letzten LP-Turbinenstufe 28 optimiert, um zu gewährleisten, dass der dem Auslasssystem 14 von den Laufschaufelblättern 26 zugeführte Dampf ideale Strömungseigenschaften aufweist. Eine bevorzugte Verteilung des K-Wertes (K_rot _opt) wird unten in Tabelle 4 definiert und in 4 graphisch dargestellt. Obgleich diese bevorzugte Verteilung für optimale Dampfströmungseigenschaften am Ausgang aus der letzten LP-Turbinenstufe 28 in das Turbinenauslasssystem 14 sorgt, kann der Wert K_rot _opt bei einer gegebenen Höhe entlang jedem Laufschaufelblatt 26 um +0,1 variiert werden, um zum Beispiel die Verteilungen K_rot min und K_rot max, die unten in Tabelle 3 definiert sind und auch in 4 graphisch dargestellt werden, zu ergeben.

Obgleich in den vorhergehenden Absätzen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, versteht sich, dass an diesen Ausführungsformen verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der folgenden Ansprüche abzuweichen. Tabelle 1

Anteilsmäßige Höhe des Leitschaufelblatts	Mindest-K-Wert (K_stat _min)	Höchst-K-Wert (K_stat _max)
0	0.423985906	0.623985906
0.080855998	0.36638664	0.56638664
0.165294716	0.303545296	0.503545296
0.255880075	0.250207381	0.450207381
0.34182611	0.292337117	0.492337117
0.4154889	0.327357863	0.527357863
0.480483625	0.358649554	0.558649554
0.541802843	0.343071191	0.543071191
0.604115243	0.311514359	0.511514359
0.669284849	0.27622,4263	0.476224263
0.738563225	0.24037955	0.44037955
0.808859552	0.245298199	0.445298199
0.875782568	0.256737999	0.456737999
0.939306658	0.268124553	0.468124553
1	0.27945616	0.47945616

Tabelle 2

Anteilsmäßige Höhe des Leitschaufelblatts	Optimaler K-Wert (K_stat _opt)
0	0.523985906
0.080855998	0.46638664
0.165294716	0.403545296
0.255880075	0.350207381
0.34182611	0.392337117
0.4154889	0.427357863
0.480483625	0.458649554
0.541802843	0.443071191
0.604115243	0.411514359
0.669284849	0.376224263
0.738563225	0.34037955
0.808859552	0.345298199
0.875782568	0.356737999
0.939306658	0.368124553
1	0.37945616

Tabelle 3

Anteilsmäßige Höhe des Laufschaufelblatts	Mindest-K-Wert (K_rot _min)	Höchst-K-Wert (K_rot _max)
0	0.533380873	0.733380873
0.09567811	0.532029303	0.732029303
0.184560236	0.52114778	0.72114778
0.26857315	0.500420225	0.700420225
0.34765811	0.456295616	0.656295616
0.422040472	0.412042865	0.612042865
0.49296063	0.364842046	0.564842046
0.561839055	0.327357863	0.527357863
0.62991252	0.292337117	0.492337117
0.697450866	0.259996808	0.459996808
0.763918976	0.232161132	0.432161132
0.826696063	0.225568154	0.425568154
0.884643622	0.212334919	0.412334919
0.94136252	0.172280247	0.372280247
1	0.130049737	0.330049737

Tabelle 4

Anteilsmäßige Höhe des Laufschaufelblatts	Optimaler K-Wert (K_rot _opt)
0	0.633380873
0.09567811	0.632029303
0.184560236	0.62114778
0.26857315	0.600420225
0.34765811	0.556295616
0.422040472	0.512042865
0.49296063	0.464842046
0.561839055	0.427357863
0.62991252	0.392337117
0.697450866	0.359996808
0.763918976	0.332161132
0.826696063	0.325568154
0.884643622	0.312334919
0.94136252	0.272280247
1	0.230049737

Claims

Axialturbine, die in axialer Strömungsfolge eine Niederdruck-Teilturbine (12) und ein Turbinenauslasssystem (14) umfasst, wobei die Niederdruck-Teilturbine (12) eine letzte Niederdruckturbinenstufe (28) umfasst, die eine Umfangsreihe von Leitschaufelblättern (24) enthält, an die sich in axialer Folge eine Umfangsreihe von Laufschaufelblättern (26) anschließt, wobei jedes Leit- und Laufschaufelblatt (24, 26) einen radial inneren Nabenbereich (24a) und einen radial äußeren Spitzenbereich (24b) aufweist, wobei der K-Wert, der gleich dem Verhältnis der Abmessung am engsten Querschnitt zu dem Umfangsabstand ist, jedes Leitschaufelblatts (24) entlang der Höhe des Leitschaufelblatts (24) zwischen dem Nabenbereich (24a) und dem Spitzenbereich (24b) zwischen einem Mindest-K-Wert K_stat min und einem Höchst-K-Wert K_stat _max gemäß den in der folgenden Tabelle definierten Verteilungen variiert, so dass sich ein allgemein W-förmiger Verlauf des K-Wertes mit zunehmender Höhe des Leitschaufelblatts (24) ergibt: Anteilsmäßige Höhe des Leitschaufelblatts Mindest-K-Wert (K_stat _min) Höchst -K Wert (K_stat _max) 0 0.423985906 0.623985906 0.080855998 0.36638664 0.56638664 0.165294716 0.303545296 0.503545296 0.255880075 0.250207381 0.450207381 0.34182611 0.292337117 0.492337117 0.4154889 0.327357863 0.527357863 0.480483625 0.358649554 0.558649554 0.541802843 0.343071191 0.543071191 0.604115243 0.311514359 0.511514359 0.669284849 0.276224263 0.476224263 0.738563225 0.24037955 0.44037955 0.808859552 0.245298199 0.445298199 0.875782568 0.256737999 0.456737999 0.939306658 0.268124553 0.468124553 1 0.27945616 0.47945616
Axialturbine nach Anspruch 1, wobei ein optimaler K-Wert K_stat _opt jedes Leitschaufelblatts (24) entlang der Höhe des Leitschaufelblatts (24) gemäß der in der folgenden Tabelle definierten allgemein W-förmigen Verlaufs des optimalen K-Wertes K_stat _opt variiert: Anteilsmäßige Höhe des Leitschaufelblatts Optimaler K-Wert (K_stat _opt) 0 0.523985906 0.080855998 0.46638664 0.165294716 0.403545296 0.255880075 0.350207381 0.34182611 0.392337117 0.4154889 0.427357863 0.480483625 0.458649554 0.541802843 0.443071191 0.604115243 0.411514359 0.669284849 0.376224263 0.738563225 0.34037955 0.808859552 0.345298199 0.875782568 0.356737999 0.939306658 0.368124553 1 0.37945616
Axialturbine nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei sich eine Hinterkante (32) jedes Leitschaufelblatts (24) entlang einer geraden Linie erstreckt und mit einer Radiallinie der Axialturbine einen Neigungswinkel der Hinterkante (32) von zwischen 16 Grad und 25 Grad aufweist.
Axialturbine nach Anspruch 3, wobei jedes Leitschaufelblatt (24) einen Neigungswinkel der Hinterkante (32) von ca. 19 Grad aufweist.
Axialturbine nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei jedes Leitschaufelblatt (24) mehrere radial benachbarte Schaufelprofile umfasst, die auf einer geraden Linie entlang der Hinterkante (32) des Leitschaufelblatts (24) gestapelt sind.
Axialturbine nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der K-Wert jedes Laufschaufelblatts (26) entlang der Höhe des Laufschaufelblatts (26) zwischen einem Mindest-K-Wert K_rot min und einem Höchst-K-Wert K_rot _max gemäß den in der folgenden Tabelle definierten Verteilungen variiert: Anteilsmäßige Höhe des Laufschaufelblatts Mindest-K-Wert (K_rot _min) Höchst-K-Wert (K_rot _max) 0 0.533380873 0.733380873 0.09567811 0.532029303 0.732029303 0.184560236 0.52114778 0.72114778 0.26857315 0.500420225 0.700420225 0.34765811 0.456295616 0.656295616 0.422040472 0.412042865 0.612042865 0.49296063 0.364842046 0.564842046 0.561839055 0.327357863 0.527357863 0.62991252 0.292337117 0.492337117 0.697450866 0.259996808 0.459996808 0.763918976 0.232161132 0.432161132 0.826696063 0.225568154 0.425568154 0.884643622 0.212334919 0.412334919 0.94136252 0.172280247 0.372280247 1 0.130049737 0.330049737
Axialturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein optimaler K-Wert jedes Laufschaufelblatts (26) K_rot _opt entlang der Höhe des Laufschaufelblatts (26) gemäß der in der folgenden Tabelle definierten Verteilung variiert: Anteilsmäßige Höhe des Laufschaufelblatts Optimaler K-Wert (K_rot _opt) 0 0.633380873 0.09567811 0.632029303 0.184560236 0.62114778 0.26857315 0.600420225 0.34765811 0.556295616 0.422040472 0.512042865 0.49296063 0.464842046 0.561839055 0.427357863 0.62991252 0.392337117 0.697450866 0.359996808 0.763918976 0.332161132 0.826696063 0.325568154 0.884643622 0.312334919 0.94136252 0.272280247 1 0.230049737
Axialturbine nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei sich jedes Laufschaufelblatt (26) in Radialrichtung zwischen einer maximalen axialen Breite am Nabenbereich und einer minimalen axialen Breite am Spitzenbereich verjüngt.
Axialturbine nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei es sich bei der Axialturbine um eine Dampfturbine handelt.