DE1054791B

DE1054791B - Boundary layer suction device for walls flowed by condensable steam

Info

Publication number: DE1054791B
Application number: DEL20367A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Richard Stroehlen
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-11-11
Filing date: 1954-11-11
Publication date: 1959-04-09

Description

Die Ablösung der Grenzschicht bei der Umströmung von Körpern und bei der Durchströmung von Diffusoren ist die Ursache für die Wirbelbildung und damit für Verluste in der Strömung. Die Ablösungsgefahr besteht immer in Gebieten mit Druckanstieg, und zwar um so mehr, je steiler der Druckanstieg in der Grenzschicht ist. Infolge der Rückströmung tritt eine starke Verdickung der Grenzschicht ein, wobei der Ablösungspunkt der Strömung dadurch gegeben ist, daß an der Wand .der Geschwindigkeitsgradient senkrecht zur Wand gleich Null.wird.The separation of the boundary layer when flowing around bodies and when flowing through Diffusers are the cause of the vortex formation and thus of losses in the flow. There is always a risk of detachment in areas with rising pressure, the steeper the pressure rise in the boundary layer, the more so. As a result of the backflow occurs a strong thickening of the boundary layer, whereby the separation point of the flow is given thereby is that on the wall .the velocity gradient perpendicular to the wall becomes zero.

Eine sehr wirksame Maßnahme zur Verhinderung der Ablösung der Grenzschicht besteht darin, -durch schmale Schlitze in der Körperwand das verzögerte Grenzschichtmaterial riach außen abzusaugen. Die Strömung legt sich hierbei an die Wand an, und man erhält das Stromlinieifbild der reibungsfreien Strömung. Bei Tragflügeln, Schaufeln usw. kann man hierdurch wesentlich größere Anstellwinkel und damit einen erheblich größeren Auftrieb verwirklichen. Auch bei Strömungen, bei denen die Ablösungsgefahr nicht im Vordergrund des Interesses steht, läßt sich der Reibungswiderstand durch Absaugung der Grenzschicht dadurch vermindern, daß die Neigung der Grenzschicht, turbulent zu werden, wesentlich verringert wird. Der laminare Reibungswiderstand ist bekanntlich wesentlich kleiner als der turbulente.A very effective measure to prevent the separation of the boundary layer consists in -by narrow slits in the body wall allow the delayed boundary layer material to be sucked out from the outside. the The flow is applied to the wall and the streamlined image of the frictionless flow is obtained. In the case of wings, blades, etc., this allows much larger angles of attack and thus realize a considerably greater lift. Even with currents where there is a risk of detachment is not in the foreground of interest, the frictional resistance can be reduced by suction of the boundary layer by substantially reducing the tendency of the boundary layer to become turbulent will. The laminar frictional resistance is known to be much smaller than the turbulent one.

Es ist eine Grenzschichtabsaugungseinrichtung für die vom Treibdampf beströmte Innenbewandung eines Auslaßdiffusors für Dampfturbinen mit einem mit dem Absaugeschlitz unmittelbar verbundenen, geschlossenen Kanal auf der strömungsfernen Seite der Wand bekannt. Dabei wird das notwendige Druckgefälle durch Anwendung eines anzapfdampfbetriebenen Ejektors erreicht, dessen Saugwirkung durch Zusatz von gedrosseltem Dampf höheren Druckes (höher als der Anzapfdampfdruck) verstärkt werden kann. Bei dieser bekannten Einrichtung kann der zur Absaugung benötigte Unterdruck auch durch einen Wasserstrahlsauger erzeugt werden.It is a boundary layer suction device for the inner wall of a vehicle through which the motive steam flows Outlet diffuser for steam turbines with a closed one directly connected to the suction slot Channel known on the far side of the wall. The necessary pressure gradient is thereby determined achieved by using a steam-powered ejector, the suction effect of which is achieved by adding can be amplified by throttled steam at a higher pressure (higher than the bleed steam pressure). In this known device, the negative pressure required for suction can also be achieved by a water jet suction device be generated.

Es ist weiterhin bekannt, zum Zwecke des Niederschlagens des die Grenzschicht bildenden Dampfes die Wand eines solchen Diffusors von außen zu kühlen. _ Absaugeschlitze sind dabei also nicht vorgesehen.It is also known, for the purpose of precipitating the vapor forming the boundary layer To cool the wall of such a diffuser from the outside. _ Suction slots are therefore not provided.

Gemäß der Erfindung wird auf dem Absaugeprinzip aufgebaut, weil die Grenzschichtabsaugung weniger Aufwand erfordert als die genannte Kühlung der Wand von außen. Ferner ist die Absaugung der Grenzschicht in bezug auf das erstrebte Anliegen der Strömung wirkungsvoller. Es handelt sich gemäß der Erfindung um eine Grenzschichtabsaugungseinrichtung für von einem kondensierbaren Dampf beströmte Wände mit einem in der Wand angeordneten Absaugeschlitz und einem mit dem Absaugeschlitz un-Grenzscbichtahsaugungsieinriclituiig According to the invention, the suction principle is used because the boundary layer suction is less Requires effort than the aforementioned cooling of the wall from the outside. Furthermore, the suction is the Boundary layer with regard to the desired concern of the flow more effective. It is according to the Invention to a boundary layer suction device for a condensable vapor flowing through it Walls with a suction slot arranged in the wall and one with the suction slot un-Grenzscichtahsaugungsieinriclituiig

für von einem kondensierbaren Dampffor from a condensable vapor

beströmte Wändeflowed walls

Anmelder:Applicant:

LICENTIA Patent - Verwaltungs - G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22LICENTIA Patent - Administrative - G. m. B. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dr.-Ing. Richard Stroehlen, München, ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Richard Stroehlen, Munich, has been named as the inventor

mittelbar verbundenen, geschlossenen Kanal auf der strömungsfernen Seite der Wand, bei welcher Einrichtung der geschlossene Kanal als Kondensationskanal für die abgesaugte Dampfmenge dient und zu diesem Zweck mit einer Kühleinrichtung und einem Kondensatabfluß ausgerüstet ist. Diese Einrichtung wird insbesondere bei Auslaßdiffusoren von Dampfturbinen angewandt, um eine starke Erweiterung und damit eine kurze Baulänge der Diffusoren verwirklichen zu können.indirectly connected, closed channel on the side of the wall remote from the flow, in which device the closed channel serves as a condensation channel for the extracted amount of steam and closes is equipped for this purpose with a cooling device and a condensate drain. This facility is used in particular in the outlet diffusers of steam turbines to provide a strong extension and so that a short overall length of the diffusers can be realized.

Der zur Erzielung der Strömung durch den Schlitz notwendige Unterdruck auf der Ausströmseite des Schlitzes wird durch Kühlung und Kondensation des in dem Kanal befindlichen Dampfes hergestellt. Gemäß der Erfindung werden der Vorteil der Erzeugung größeren Unterdruckes und weiterhin die Möglichkeit der Verwendung von Leitungen bedeutend kleineren Durchmessers zur Abführung bzw. Weiterleitung des Kondensats erzielt. Weiterhin kommen Strahlsauger und der für sie benötigte Aufwand, z. B. Aufwand an Leitungen, in Wegfall. Die Leitungen kleinen Durch-The negative pressure required to achieve the flow through the slot on the outflow side of the The slot is created by cooling and condensing the steam in the channel. According to the invention will have the advantage of generating greater negative pressure and further the possibility the use of lines with significantly smaller diameters for the discharge or forwarding of the Condensate achieved. Furthermore, ejectors and the effort required for them, z. B. Effort Lines, in omission. The cables with small diameters

~ -messers beginnen in der unmittelbaren Umgebung des Absaugeschlitzes, da Kühlung und Kondensation des Dampfes unmittelbar hinter dem Absaugeschlitz erfolgen. Weiterhin ergeben sich gemäß der Erfindung die Vorteile, daß nur eine einzige Kondensatleitung benötigt wird, daß der durch die nahe dem Schlitz liegende Kühleinrichtung bewirkte Unterdruck in allen Teilen des Kondensationskanals etwa gleich groß ist, wobei die Höhe des Unterdruckes leicht über/ Kühlwassermenge und -temperatur regelbar ist./~ knife start in the immediate vicinity of the Extraction slot, as cooling and condensation of the steam take place directly behind the extraction slot. Furthermore, according to the invention there are the advantages that only a single condensate line it is required that the negative pressure caused by the cooling device located near the slot in all parts of the condensation channel is about the same size, whereby the level of the negative pressure is slightly above / The cooling water quantity and temperature can be regulated.

- Außerdem wird wegen des Wegfalls von Strahler^- In addition, because of the absence of radiators ^

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weder Dampf noch Druckwasser, sondern nur ein Kühlmittel, z. B. Kühlwasser, zum Betrieb der Absaugungseinrichtung benötigt.neither steam nor pressurized water, just a coolant, e.g. B. cooling water, to operate the suction device needed.

Vorzugsweise ist die Kühleinrichtung als Kühlmittelkanal innerhalb des Kondensationekanals vor- S gesehen. Dabei können im Kondensationskanal Sammelrinnen für das Kondensat angeordnet sein. Der Kondensationskanal kann aus zwei schalenförmigen Hälften zusammengesetzt sein, die mit den benachbarten, der Dampfführung dienenden Wänden aus einem Stück bestehen und miteinander lösbar verbunden sind.The cooling device is preferably provided as a coolant channel within the condensation channel seen. In this case, collecting channels for the condensate can be arranged in the condensation channel. Of the Condensation channel can be composed of two bowl-shaped halves, which are connected to the neighboring, the steam duct serving walls consist of one piece and detachably connected to each other are.

Bei Dampfturbinenanlagen kann das Kondensat dem Kondensator der Turbine oder dem Speisewasserkreislauf der Dampferzeugungsanlage zugeführt werden. Das Kühlmittel kann eine Flüssigkeit oder Kühlluft sein.In the case of steam turbine systems, the condensate can enter the turbine condenser or the feed water circuit are fed to the steam generation system. The coolant can be a liquid or Be cooling air.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Einrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.1 and 2 of the drawing are exemplary embodiments of the device according to the invention shown.

Gemäß der Fig. 1 wird ein diffusorartiger Hohlkörper von Dampf durchströmt. Auf der Außenseite der Wände 1 dieses z. B. rotationssymmetrischen Hohlkörpers sind zwei ringförmige Kondensationskanäle 3 angeordnet, die durch Absaugeschlitze 2 mit dem Ge- _a5 häuseinneren verbunden sind. Innerhalb jedes Kanals 3 liegt ein von einem beliebigen Kühlmittel durchflossenes Rohr 4. Zur Abführung des Kondensats ist an der tiefsten Stelle des rechten Kanals 3 ein Abfluß 5 vorgesehen.According to FIG. 1, steam flows through a diffuser-like hollow body. On the outside of the walls 1 this z. B. rotationally symmetrical hollow body are two annular condensation channels 3 arranged, which are connected by häuseinneren Absaugeschlitze 2 with the common _a5. Inside each channel 3 there is a pipe 4 through which any coolant flows. To discharge the condensate, an outlet 5 is provided at the lowest point of the right channel 3.

Gemäß der Fig. 2 ist innerhalb des Kanals 3, in dem die Kondensation erfolgt, eine Sammel- und Abflußrinne 6 für das Kondensat angeordnet. Außerdem besteht gemäß dieser Figur der Kanal 3 aus zwei schalenförmigen Hälften, die mit den benachbarten Teilen der Wände 1 aus einem Stück bestehen und miteinander lösbar verbunden sind.According to FIG. 2, a collecting and drainage channel is within the channel 3 in which the condensation takes place 6 arranged for the condensate. In addition, according to this figure, the channel 3 consists of two cup-shaped halves which are made in one piece with the adjacent parts of the walls 1 and are releasably connected to each other.

Claims

Patent claims:

1. Boundary layer suction device for walls through which condensable vapor flows with a suction slot arranged in the wall and one with the suction slot directly connected, closed channel on the side of the wall remote from the flow, characterized in that that the closed channel as a condensation channel (3) for the amount of extracted steam is used and equipped for this purpose with a cooling device (4) and a condensate drain (5) is.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cooling device as a coolant channel (4) is provided within the condensation channel (3).

3. Device according to claim 2, characterized in that in the condensation channel (3) Collecting channels (6) are provided for the condensate.

4. Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the condensation channel (3) consists of two bowl-shaped halves, which are used with the neighboring halves to guide the steam Walls (1) consist of one piece and are releasably connected to one another.

Considered publications:
German Patent No. 907 180;
British Patent No. 619 722.

1 sheet of drawings