DE1650079A1 - Device for improving the efficiency of greatly expanded diffusers - Google Patents
Device for improving the efficiency of greatly expanded diffusersInfo
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Description
Licentia Patent-Värwaltungs-GabH Prankfurt/Wain, £heodor-Stern-Kai 1Licentia Patent-Värwaltungs-GabH Prankfurt / Wain, £ heodor-Stern-Kai 1
Werner/schm Ve 10/051 Werner / schm Ve 10/051
Vorrichtung zur Verbesserung dee Wirkungsgrades von starkDevice for improving the efficiency of strong
erweiterten Diffuseren , extended diffusers,
Sie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung des Wirkungsgrades von stark erweiterten Diffuseren«You invention relates to a device for improving the Efficiency of greatly expanded diffusers "
Aus der Strömungslehre iat es allgemein bekannt, daß bei stark erweiterten Ströinungskanalquerschnitten sehr große Energieverluate in der Strömung auftreten. Verursacht werden diese Verluste dadurch, daß infolge des Druckanstieges in StrÖmungerich-■feung (Greschwindigkeitsabnahine) ein Aufstauen der langsamen Seile an der Wand ((trennschicht) eintritt und die Umsetzung der Be· wegungsenergie in Druck gestört wird· Sei zu rascher Erweite- ' rung löst sich die Strömung von äor Wand ab und das Strömungsmittel strömt als "freier Strahl" zwischen durchwirbeltem n7otwas@@r" und mischt eich im weiteren Verlauf mit diesen.It is generally known from fluid mechanics that very large energy losses occur in the flow when the flow channel cross-sections are greatly enlarged. These losses are caused by the fact that the slow ropes build up on the wall ((separating layer) as a result of the pressure increase in the direction of flow (decrease in speed) and the conversion of the kinetic energy into pressure is disturbed. If the expansion is too rapid the flow separates from äor wall and the fluid flows as a "free jet" between durchwirbeltem n 7otwas @@ r "and mixes calibrated in the course of this.
Während also eine zu starke Erweiterung eines Strömungekanals wegen der Ablösungsereclaoinungen nachteilig ist, ergeben eichSo during an excessive expansion of a flow channel is disadvantageous because of the replacement declarations
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bei zvL langsamer Erweiterung dadurch Haohteile, daß die erforderliche Länge de a StrÖBungskanals und daait die Oberflächen« reibung zu groß werden. Se laßt eich non für Jeden Einself all ein optimaler Erweiterungewinkel ermitteln, der in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen in allgemeinen zwischen 6 und 10° liegt.slower at ZVL extension Haohteile characterized in that the required length of de a StrÖBungskanals daait and the surfaces "too much friction will be. Let us not determine an optimal extension angle for each individual, which is generally between 6 and 10 °, depending on the operating conditions.
für viele technische Anwendungsfälle ist jedoch dieser Erweiterungswinkel viel zu klein, und es ist daher aus konstruktiven Gründen notwendig, mit einen größeren JSxweiterungewinkel zu arbeiten, vat die axiale üttnge «ine· solchen erweiterten StrÖiiungekanala nicht au groß werden su lassen. Ue in solchen fällen die Strdmingsverluete in Qrensen au halten, ist es bekannt, die langsamen Qrenssehichtteile absueaugen, wodurch auch bei verhältnismäßig stark erweiterten Kanalq,uerschnitten die Ablösung der Strömung vermieden wird· Auf diese Weise lassen sich kurse Diffusoren »it guten Wirkungegrad entwerfen.However, for many technical applications of this extension angle is too small, and it is therefore necessary for structural reasons to work with a larger JSxweiterungewinkel, the axial üttnge "ine · vat not such an expanded StrÖiiungekanala au large will be shown below. In order to keep the flow loss in such cases, it is known to vacuum the slow parts of the surface, which prevents the flow from becoming detached, even in the case of relatively strongly widened canals.
Um eine solche Grensechichtabsaugung bewerkstelligen zu können, nüssen jedoch neben einer porösen Diffusorwand ein besonderes Leitungssystea für das abgesaugte Medium sowie ein Aggregat tür die Herstellung dee Absaugedruckes vorgesehen werden· Heben dem erheblichen Aufwand ergeben aich nitunter auch konstruktive Schwierigkeiten, die eine Grenzschichtabsaugung nicht »ur Anwendung kommen lassen*In order to be able to accomplish such a green layer suction, However, besides a porous diffuser wall, nuts have a special one Line system for the extracted medium and an aggregate for the production of the suction pressure must be provided · lifting The considerable effort involved does not result in constructive ones Difficulties that a boundary layer suction does not apply to let him come*
Zur verluetärmeron Fülming bzw. Umlenkung der Strömung iat ee ferner üblich, Leit- (ümlenk-) bleche und -gitter zu verwenden,For verluetärmeron Fülming or deflection of the flow ee iat also common, control (ümlenk-) sheets and grids to be used,
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die daß strömendβ Hedium in 2?eil3tröme (Kanäle) zerlegen, so daß die Möglichkeit der Wirbelhildung hierdurch verkleinert wird» Diese die Strömung in vorgeschriebene Bahnen zwängenden Leitbleche können jedoch das Aufstauen der Grenzschicht nicht verhindern und haben daher nur beschränkten Erfolg»which split the flowing hedium into two separate streams (channels), see above that the possibility of the formation of eddies is thereby diminished. These forces the flow into prescribed paths However, baffles cannot damming up the boundary layer prevent and therefore have only limited success »
Weiterhin ist es bekannt, den Wirkungsgrad von Diffusoren dadurch au erhöhen, daß die Strömung alt Drall versehen wird. Hierbei muß jedoch die gesamte durchströmende Kasse in Drehung | versetzt werden, wozu ein erheblicher Teil der Strömungsenergie verbraucht wird.It is also known to increase the efficiency of diffusers by providing the flow with a swirl. Here, however, the entire cash box flowing through must rotate | be offset, including a considerable part of the flow energy is consumed.
Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, unter Vermeidung der obengenannten Nachteile die StrÖmungsverluste kurser Dlffueoren mit großem Erweiterungewinkel alt einfachen Mitteln zu verringern und damit den Wirkungsgrad zu erhöhen.The invention now has the task of avoiding the The above-mentioned disadvantages are the flow losses in the course of the fluid with a large extension angle old simple means to reduce and thus to increase the efficiency.
in Wandnähe eine Düse vorgesehen 1st· |a nozzle is provided near the wall 1st · |
Zweokmaßigerweise ist vorgesehen, daß die Düse vor der Stelle im Diffusor angeordnet ist, an der Ablösung der Grenzschicht zn erwarten ist«Two-dimensional provision is made for the nozzle to be arranged in front of the point in the diffuser at which the boundary layer is expected to detach "
Bei einem Kreisquerschnitt des Diffusere kann die Düse als Düsenring ausgebildet sein.In the case of a circular cross-section of the diffuser, the nozzle can be used as Be formed nozzle ring.
Durch die erf indungsgemäß vorgesehene.- Düse in Wandnähe des Diffusore wird der verzögerten Grenzschicht zusätzliche ki-Due to the invented nozzle in the vicinity of the wall of the Diffusors will add additional ki-
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netische Energie zugeführt, so daß ein Aufstauen der Grenzschicht infolge dee Druckanstieges in Strönungsrichtung und eine dadurch verursachte verlustbringende Ablösung der Grenzschichtströmung weitgehend vermieden wird. netic energy supplied, so that a damming up of the boundary layer as a result of the pressure increase in the direction of flow and a loss-making separation of the boundary layer flow caused thereby is largely avoided.
Ein Ausführungsboisplel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird int folgendes näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail int the following.
Es zeigen:Show it:
?ig. 2 den Abdampf stutzen einer Dampfturbine i» Längsschnitt mit den erfindungsgeaäfien Düsenring in scheuatiecher? ig. 2 the exhaust steam connection of a steam turbine i »Longitudinal section with the nozzle ring according to the invention in scheuatiecher
Der Strömungskanal 1 nach ?igur 1 weist zwisohan den beiden zylindrischen Rohrstücken 3 und 4 ein konisch erweitertes Rohrstück 2 (Diffusor) auf, in den die kinetische Energie der Strömung in Druck umgesetzt wird. Die Strönungsrichtung ist durch Pfeile gekennzeichnet. In der Sähe der Biffusorwand Z ist eine als Düsenring 5 ausgebildete Düse vorgesehen, die der Vandgrenzschicht durch eine beschleunigte Teilstrdaung zusätzliche kinetische Energie zuführt. ,The flow channel 1 according to FIG. 1 has a conically widened tube section 2 (diffuser) between the two cylindrical tube sections 3 and 4, in which the kinetic energy of the flow is converted into pressure. The direction of flow is indicated by arrows. In the seed of the diffuser wall Z , a nozzle designed as a nozzle ring 5 is provided, which supplies additional kinetic energy to the wall boundary layer through an accelerated partial flow. ,
In Figur 2 ist die Anwendung des erfindungegwiaßen Düsenringes bei dem Abdanqpfstutzen 10 einer Dampfturbine dargestellt. Hinter der letzten Turbinenstuf β, gekennzeichnet durch eine Lauf schau-FIG. 2 shows the application of the nozzle ring according to the invention shown in the Abdanqpfstutzen 10 of a steam turbine. Behind the last turbine stage β, characterized by a running look
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fei Ή mid !leitschaufel 12, wird in Abdampfatutaen 10 des Trtrbinengehauees 13 die Dampfströmung um 90° ungelenkt, wobei außerdem noch eine Querschnittaerweiterung auftritt· Der kreiaringfSrnige Eintrittequerschnitt 15 ist nämlich viel kleiner als der zylinderinantelformige Auatrittaquerachnitt 16« Im Abdaupfstutsen 10 ist genäfi der Erfindung in Wandnähe eine Kreisringdüae 14- angeordnet.fei Ή mid! guide vane 12, is in exhaust statutes 10 of the Trtrbinengehauees 13 the steam flow is undirected by 90 °, whereby In addition, there is a widening of the cross-section · The circular ring-shaped The inlet cross section 15 is much smaller as the cylindrical outer cross section 16 «Im Abdaupfstutsen 10 is genäfi the invention near a wall Circular ring düae 14- arranged.
2?GiIstroH örtlich beschleunigt wird, ist der Energieaufwand beispielsweiee im Vergleich. eu einen Drallblech klein·2? GiIstroH is locally accelerated, the energy expenditure is for example in comparison. eu a swirl plate small
Die Anwendung der erfindungegeaäSen Düse ist Jedoch nicht allein auf Abetröastutsen von Dampfturbinen beachrankt, sondern bei allen diffuaorartigen Strdnungekanalauabildungen nöglich. Besonders bei allen Arten von Strömungsmaschinen wie Turboverdichter^ Dampf- und Gasturbinen, Ventilatoren usw. ergeben sich insofern Vorteile, als bei Anwendung der Erfindung eehr rasche Querachnitteerweiterungen des Btröaungefcanale bei guten Virkunga- | grad und jlamit eine ertrea kurte Geeaetbaulänge der Maachine möglich werden«However, the application of the nozzle according to the invention is not alone beachrankt on Abetröastutsen of steam turbines, but at all diffu-like canal formation possible. Particularly in all types of fluid flow machines such as turbo compressors ^ Steam and gas turbines, fans, etc. arise insofar as advantages when applying the invention e very quick Cross section enlargements of the Btröaungefcanale with good Virkunga- | grad and jlamit a short geeaet construction length of the Maachine possible will"
5 Seiten Beschreibung5 pages description
3 Patentansprüche3 claims
1 Blatt Zeichnungen mit 2 figuren1 sheet of drawings with 2 figures
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Claims (2)
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