RU168510U1 - Turbine nozzle unit - Google Patents

Turbine nozzle unit Download PDF

Info

Publication number
RU168510U1
RU168510U1 RU2016103347U RU2016103347U RU168510U1 RU 168510 U1 RU168510 U1 RU 168510U1 RU 2016103347 U RU2016103347 U RU 2016103347U RU 2016103347 U RU2016103347 U RU 2016103347U RU 168510 U1 RU168510 U1 RU 168510U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
section
nozzle
radius
short
outlet
Prior art date
Application number
RU2016103347U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Яковлевич Фершалов
Андрей Юрьевич Фершалов
Михаил Юрьевич Фершалов
Тимофей Викторович Сазонов
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу)
Priority to RU2016103347U priority Critical patent/RU168510U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU168510U1 publication Critical patent/RU168510U1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/047—Nozzle boxes

Abstract

Полезная модель относится к турбинам, которые широко применяются в теплоэнергетике, судостроении. Кроме того, турбины используют в составе системы жизнеобеспечения для аппаратов, применяемых в авиации и космонавтике, в мобильных электростанциях, т.е. в тех областях техники, где предъявляют жесткие требования к мобильности и массогабаритным показателям.Поставленная задача решается тем, что в сопловом аппарате турбины, содержащем сопло, имеющее разгонный участок и выходной участок, сообщенные между собой посредством критического сечения, причем выходное сечение сопла на плоскости косого среза выполнено обтекаемой формы и имеет средний радиус изгиба, равный среднему радиусу рабочей решетки колеса турбины, короткая и длинная стенки выходного участка соединены между собой посредством боковых стенок, ограничивающих по радиусу выходной участок, причем короткая стенка выходного участка с примыкающей стенкой разгонного участка выполнены соосными, а продольная ось длинной стенки выходного участка ориентирована под острым углом к продольной оси противолежащей короткой стенки выходного участка.Кроме того, выходное сечение сопла на плоскости косого среза выполнено в виде фигурной щели, продольные стороны которой образованы боковыми стенками и выполнены в форме дуг, ограничивающих по радиусу выходной участок, и сопряжены с торцами, которые образованы короткой и длинной стенками и выполнены в форме дуг с радиусом, равным радиусу критического сечения.Технический результат выражается в повышении коэффициента скорости соплового аппарата и его КПД. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to turbines that are widely used in power engineering, shipbuilding. In addition, turbines are used as part of the life support system for devices used in aviation and astronautics, in mobile power plants, i.e. in those areas of technology where strict requirements are imposed on mobility and overall dimensions. The problem is solved in that in a nozzle apparatus of a turbine containing a nozzle having an acceleration section and an output section communicated with each other through a critical section, the output section of the nozzle on an oblique plane the cut is streamlined and has an average bending radius equal to the average radius of the working grid of the turbine wheel, the short and long walls of the output section are interconnected by side walls defining the radius of the outlet section, and the short wall of the outlet section with the adjacent wall of the acceleration section is made coaxial, and the longitudinal axis of the long wall of the outlet section is oriented at an acute angle to the longitudinal axis of the opposite short wall of the outlet section. In addition, the nozzle exit section is on the plane oblique slice is made in the form of a figured slit, the longitudinal sides of which are formed by the side walls and are made in the form of arcs, limiting the radius of the output section, and is conjugated with the ends, which are formed by long and short sides and are in the form of arcs with a radius equal to the critical secheniya.Tehnichesky result is expressed in increasing the rate coefficient of the nozzle apparatus and its efficiency. 1 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к турбинам, которые широко применяются в теплоэнергетике, судостроении. Кроме того, турбины используют в составе системы жизнеобеспечения для аппаратов, применяемых в авиации и космонавтике, в мобильных электростанциях, т.е. в тех областях техники, где предъявляют жесткие требования к мобильности и массогабаритным показателям.The utility model relates to turbines that are widely used in power engineering, shipbuilding. In addition, turbines are used as part of the life support system for devices used in aviation and astronautics, in mobile power plants, i.e. in those areas of technology where they impose stringent requirements on mobility and overall dimensions.

В парциальных микротурбинах нашли широкое применение сопловые аппараты с коническими осесимметричными соплами (см. Емин О.Н., Зарицкий С.П. Воздушные и газовые турбины с одиночными соплами. М., Машиностроение, 1975 г., стр. 16, рис. 19).In partial microturbines, nozzle devices with conical axisymmetric nozzles are widely used (see Emin ON, Zaritsky SP Air and gas turbines with single nozzles. M., Mechanical Engineering, 1975, p. 16, Fig. 19 )

Такие сопловые аппараты просты в технологическом отношении и имеют минимальные газодинамические потери в осесимметричном сопле и приемлемые аэродинамические характеристики для отдельных областей применения.Such nozzle apparatuses are technologically simple and have minimal gas-dynamic losses in the axisymmetric nozzle and acceptable aerodynamic characteristics for individual applications.

Расширению области применения противодействуют два свойства осесимметричных сопел:Two properties of axisymmetric nozzles counteract the expansion of the scope of application:

- выходное сечение таких сопел на плоскости косого среза имеет вид эллипса и плохо согласуется с прямоугольным входным сечением каналов рабочего колеса турбины;- the output section of such nozzles on the plane of the oblique cut has the form of an ellipse and is poorly consistent with the rectangular input section of the channels of the turbine impeller;

высота лопатки ограничивает степень расширения сопла и вынуждает использовать сложные в конструктивном исполнении многосопельные сопловые аппараты.the height of the blade limits the degree of expansion of the nozzle and forces the use of multi-nozzle nozzles that are complex in design.

В качестве ближайшего аналога принят сопловой аппарат турбины, содержащий сопло, имеющее разгонный участок и выходной участок, сообщенные между собой посредством критического сечения, причем выходное сечение сопла на плоскости косого среза выполнено обтекаемой формы и имеет средний радиус изгиба, равный среднему радиусу рабочей решетки колеса турбины (см. патент РФ 2433280, МПК F01D 9/02, F01D 1/04, дата публикации 10.11.2011).As the closest analogue, a nozzle apparatus of a turbine is adopted, comprising a nozzle having an acceleration section and an exit section communicated with each other through a critical section, the exit section of the nozzle on the oblique section plane being streamlined and having an average bending radius equal to the average radius of the working grid of the turbine wheel (see RF patent 2433280, IPC F01D 9/02, F01D 1/04, publication date 10/11/2011).

Недостатком ближайшего аналога является низкая эффективность работы соплового аппарата из-за излома в критическом сечении, в котором происходит изменение конфигурации потока рабочего тела при его движении в направлении от разгонного участка до выходного участка, на это тратится дополнительная энергия и, как следствие, возникают дополнительные газодинамические потери.A disadvantage of the closest analogue is the low efficiency of the nozzle apparatus due to a break in the critical section, in which the configuration of the flow of the working fluid changes when it moves in the direction from the accelerating section to the output section, additional energy is spent on this and, as a result, additional gas-dynamic losses.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка конструкции соплового аппарата с повышенным коэффициентом скорости и КПД.The task to which the proposed technical solution is directed is to develop the design of the nozzle apparatus with an increased speed coefficient and efficiency.

Поставленная задача решается тем, что в сопловом аппарате турбины, содержащем сопло, имеющее разгонный участок и выходной участок, сообщенные между собой посредством критического сечения, причем выходное сечение сопла на плоскости косого среза выполнено обтекаемой формы и имеет средний радиус изгиба, равный среднему радиусу рабочей решетки колеса турбины, короткая и длинная стенки выходного участка соединены между собой посредством боковых стенок, ограничивающих по радиусу выходной участок, причем короткая стенка выходного участка с примыкающей стенкой разгонного участка выполнены соосными, а продольная ось длинной стенки выходного участка ориентирована под острым углом к продольной оси противолежащей короткой стенки выходного участка.The problem is solved in that in a nozzle apparatus of a turbine containing a nozzle having an acceleration portion and an exit portion communicated to each other by a critical section, the exit section of the nozzle on the plane of the oblique cut is streamlined and has an average bending radius equal to the average radius of the working grid turbine wheels, the short and long walls of the outlet section are interconnected by side walls defining the radius of the outlet section, and the short wall of the outlet section the adjacent wall of the acceleration section is made coaxial, and the longitudinal axis of the long wall of the output section is oriented at an acute angle to the longitudinal axis of the opposite short wall of the output section.

Кроме того, выходное сечение сопла на плоскости косого среза выполнено в виде фигурной щели, продольные стороны которой образованы боковыми стенками и выполнены в форме дуг, ограничивающих по радиусу выходной участок, и сопряжены с торцами, которые образованы короткой и длинной стенками и выполнены в форме дуг с радиусом, равным радиусу критического сечения.In addition, the exit section of the nozzle on the plane of the oblique cut is made in the form of a figured slit, the longitudinal sides of which are formed by the side walls and are made in the form of arcs, limiting the radius of the exit section, and are conjugated with ends that are formed by short and long walls and made in the form of arcs with a radius equal to the radius of the critical section.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении коэффициента скорости соплового аппарата из-за следующих факторов:The technical result that is achieved when solving the problem is expressed in increasing the speed coefficient of the nozzle apparatus due to the following factors:

- соединение короткой и длинной стенок выходного участка, которые имеют форму дуг, посредством боковых стенок, ограничивающих по радиусу выходной участок, определяют форму выходного сечения соплового аппарата, которая хорошо согласуется с прямоугольным входным сечением рабочей решетки колеса турбины, степень расширения потока рабочего тела в сопле не ограничивается высотой лопатки;- the connection of the short and long walls of the outlet section, which have the shape of arcs, by means of the side walls defining the radius of the outlet section, determine the shape of the outlet section of the nozzle apparatus, which is in good agreement with the rectangular inlet section of the working grid of the turbine wheel, the degree of expansion of the flow of the working fluid in the nozzle not limited to the height of the scapula;

- соосность стенки разгонного участка с примыкающей к ней короткой стенкой выходного участка способствует прямолинейному движению потока рабочего тела вдоль них, что минимизирует газодинамические потери кинетической энергии;- the coaxiality of the wall of the booster section with the short wall of the outlet section adjacent to it promotes the rectilinear motion of the flow of the working fluid along them, which minimizes the gas-dynamic losses of kinetic energy;

- ориентация короткой и длинной стенок выходного участка относительно друг друга, а также их выполнение в форме дуг приводит к плавному увеличению площади проходного сечения в направлении от критического сечения до плоскости косого среза, что позволяет улучшить условия обтекания рабочего колеса и, как следствие, повысить КПД.- the orientation of the short and long walls of the output section relative to each other, as well as their execution in the form of arcs, leads to a smooth increase in the area of the bore in the direction from the critical section to the plane of the oblique section, which improves the flow around the impeller and, as a result, increase the efficiency .

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the set of essential features of the proposed technical solution and the set of essential features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty".

При этом совокупность отличительных признаков предлагаемой полезной модели обеспечивает повышение коэффициента скорости соплового аппарата и его КПД.Moreover, the set of distinctive features of the proposed utility model provides an increase in the velocity coefficient of the nozzle apparatus and its efficiency.

На фиг. 1 изображен вертикальный разрез соплового аппарата турбины.In FIG. 1 shows a vertical section through a nozzle apparatus of a turbine.

На фиг. 2 изображен вид сопла со стороны косого среза.In FIG. 2 shows a nozzle view from the side of an oblique cut.

На фиг. 3 изображено выходное сечение сопла на плоскости косого среза.In FIG. 3 shows the output section of the nozzle on an oblique cut plane.

На чертежах показаны разгонный 1 и выходной 2 участки сопла, критическое сечение 3, косой срез 4 сопла, короткая 5, длинная 6 и боковые 7 стенки выходного участка 2 соответственно, продольная ось 8 длинной стенки 6 выходного участка 2, продольная ось 9 короткой стенки 5 выходного участка 2.The drawings show the accelerating 1 and output 2 sections of the nozzle, a critical section 3, an oblique section 4 of the nozzle, short 5, long 6 and side 7 walls of the output section 2, respectively, the longitudinal axis 8 of the long wall 6 of the output section 2, the longitudinal axis 9 of the short wall 5 output section 2.

Сопло содержит разгонный 1 и выходной 2 участки, сообщенные между собой посредством критического сечения 3.The nozzle contains a booster 1 and an output 2 sections communicated with each other by means of a critical section 3.

Стенка разгонного участка 1 с примыкающей короткой стенкой 5 выходного участка 2 выполнена соосной.The wall of the booster section 1 with the adjacent short wall 5 of the output section 2 is made coaxial.

Продольная ось 8 длинной стенки 6 выходного участка 2 ориентирована под острым углом к продольной оси 9 противолежащей короткой стенки 5 выходного участка 2, и они расположены в одной вертикальной плоскости.The longitudinal axis 8 of the long wall 6 of the output section 2 is oriented at an acute angle to the longitudinal axis 9 of the opposite short wall 5 of the output section 2, and they are located in one vertical plane.

Короткая 5 и длинная 6 стенки выходного участка 2 соединены между собой посредством боковых стенок 7, ограничивающих по радиусу выходной участок.Short 5 and long 6 walls of the output section 2 are interconnected by means of side walls 7, limiting the radius of the output section.

Выходное сечение сопла на плоскости косого среза 4 выполнено в виде фигурной щели, продольные стороны которой образованы боковыми стенками 7 и выполнены в форме дуг, ограничивающих по радиусу выходной участок, и сопряжены с торцами, которые образованы короткой 5 и длинной 6 стенками и выполнены в форме дуг с радиусом, равным радиусу критического сечения 3.The output section of the nozzle on the plane of the oblique cut 4 is made in the form of a figured slit, the longitudinal sides of which are formed by the side walls 7 and are made in the form of arcs, limiting the radius of the exit section, and are conjugated with ends that are formed by a short 5 and a length of 6 walls and are made in the form arcs with a radius equal to the radius of the critical section 3.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

В сопловой аппарат подают рабочее тело со стороны разгонного участка 1.In the nozzle apparatus serves the working fluid from the upper stage 1.

В разгонном участке 1 поток рабочего тела увеличивает свою скорость до скорости звука в критическом сечении 3.In the accelerating section 1, the flow of the working fluid increases its speed to the speed of sound in the critical section 3.

После критического сечения 3 рабочее тело расширяется на выходном участке 2 до выходного сечения сопла на плоскости косого среза 4 и приобретает скорость выше скорости звука.After the critical section 3, the working fluid expands at the exit section 2 to the exit section of the nozzle on the plane of the oblique section 4 and acquires a speed higher than the speed of sound.

Расширение происходит за счет увеличения площади проходного сечения канала от критического сечения 3 до выходного сечения сопла на плоскости косого среза 4 из-за равномерного увеличения ширины боковых стенок 7 выходного участка.The expansion occurs due to the increase in the area of the passage section of the channel from the critical section 3 to the exit section of the nozzle on the plane of the oblique cut 4 due to a uniform increase in the width of the side walls 7 of the outlet section.

При этом лоток расширяется от короткой стенки 5 к длинной стенке 6, в результате происходит лучшее, по сравнению с аналогами, формирование потока рабочего тела.In this case, the tray expands from the short wall 5 to the long wall 6, as a result, a better formation of the flow of the working fluid, as compared with analogues, occurs.

Заявляемое устройство позволяет повысить коэффициент скорости соплового аппарата турбины благодаря конструкции выходного участка и формированию оптимальной структуры потока, что улучшит условия обтекания рабочего колеса и положительно скажется на КПД.The inventive device allows to increase the speed coefficient of the nozzle apparatus of the turbine due to the design of the outlet section and the formation of the optimal flow structure, which will improve the flow around the impeller and have a positive effect on efficiency.

Claims (2)

1. Сопловой аппарат турбины, содержащий сопло, имеющее разгонный участок и выходной участок, сообщенные между собой посредством критического сечения, причем выходное сечение сопла на плоскости косого среза выполнено обтекаемой формы и имеет средний радиус изгиба, равный среднему радиусу рабочей решетки колеса турбины, отличающийся тем, что короткая и длинная стенки выходного участка соединены между собой посредством боковых стенок, ограничивающих по радиусу выходной участок, причем короткая стенка выходного участка с примыкающей стенкой разгонного участка выполнены соосными, а продольная ось длинной стенки выходного участка ориентирована под острым углом к продольной оси противолежащей короткой стенки выходного участка.1. A nozzle apparatus of a turbine comprising a nozzle having an acceleration portion and an output portion communicated with each other through a critical section, the exit section of the nozzle on the plane of the oblique cut made streamlined and has an average bending radius equal to the average radius of the working grid of the turbine wheel, characterized in that the short and long walls of the outlet section are interconnected by means of side walls defining the radius of the outlet section, and the short wall of the outlet section with adjacent walls second booster portion made coaxial, and the longitudinal axis of the long walls of the outlet portion is oriented at an acute angle to the longitudinal axis of the outlet portion opposite short walls. 2. Сопловой аппарат по п. 1, отличающийся тем, что выходное сечение сопла на плоскости косого среза выполнено в виде фигурной щели, продольные стороны которой образованы боковыми стенками и выполнены в форме дуг, ограничивающих по радиусу выходной участок, и сопряжены с торцами, которые образованы короткой и длинной стенками и выполнены в форме дуг с радиусом, равным радиусу критического сечения.2. The nozzle apparatus according to claim 1, characterized in that the output section of the nozzle on the plane of the oblique cut is made in the form of a figured slit, the longitudinal sides of which are formed by the side walls and are made in the form of arcs, limiting the radius of the output section, and are conjugated with ends that formed by short and long walls and made in the form of arcs with a radius equal to the radius of the critical section.
RU2016103347U 2016-02-03 2016-02-03 Turbine nozzle unit RU168510U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016103347U RU168510U1 (en) 2016-02-03 2016-02-03 Turbine nozzle unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016103347U RU168510U1 (en) 2016-02-03 2016-02-03 Turbine nozzle unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU168510U1 true RU168510U1 (en) 2017-02-07

Family

ID=58450846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016103347U RU168510U1 (en) 2016-02-03 2016-02-03 Turbine nozzle unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU168510U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB227457A (en) * 1924-01-10 1925-03-26 Escher Wyss Maschf Ag Improvements in guide apparatus for steam or gas turbines
US2780436A (en) * 1951-04-18 1957-02-05 Kellogg M W Co Nozzle plate
SU1076603A1 (en) * 1981-11-11 1984-02-29 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Axial turbine jet assembly
RU2232902C2 (en) * 2002-07-05 2004-07-20 Дальневосточный государственный технический университет Nozzle assembly of axial-flow turbine
RU2433280C1 (en) * 2010-02-26 2011-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" Active turbine nozzle assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB227457A (en) * 1924-01-10 1925-03-26 Escher Wyss Maschf Ag Improvements in guide apparatus for steam or gas turbines
US2780436A (en) * 1951-04-18 1957-02-05 Kellogg M W Co Nozzle plate
SU1076603A1 (en) * 1981-11-11 1984-02-29 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Axial turbine jet assembly
RU2232902C2 (en) * 2002-07-05 2004-07-20 Дальневосточный государственный технический университет Nozzle assembly of axial-flow turbine
RU2433280C1 (en) * 2010-02-26 2011-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" Active turbine nozzle assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2692394T3 (en) Pre-cooler inlet duct with active flow control and method that includes the same
US8136767B2 (en) Method and system for flow control with arrays of dual bimorph synthetic jet fluidic actuators
US10060270B2 (en) Internal cooling system with converging-diverging exit slots in trailing edge cooling channel for an airfoil in a turbine engine
US8342797B2 (en) Cooled gas turbine engine airflow member
RU2013137710A (en) GONDOLA FOR TWO-CIRCUIT TURBOREACTIVE ENGINE OF AIRCRAFT
US10408064B2 (en) Impingement jet strike channel system within internal cooling systems
WO2013009639A3 (en) Supersonic compressor
CN102654287A (en) Combustor mixing joint
EP2685065A3 (en) A gas turbine engine
RU2531432C2 (en) Development of vtol aircraft drive forces and aircraft to this end
RU168510U1 (en) Turbine nozzle unit
EP2484912A2 (en) Wet gas compressor systems
Fershalov et al. Results of the study rotor wheels supersonic microturbines with a large angle of rotation of the flow
WO2015105431A1 (en) Hydrodynamic device
US3695388A (en) Quiet jet discharge nozzle
RU158651U1 (en) OUTPUT RING DIFFUSER FOR GAS TURBINE
RU2433280C1 (en) Active turbine nozzle assembly
KR101200284B1 (en) Performance improvement of the vacuum ejector system using a shock wave generator
RU2789330C1 (en) Wind generator of turbine type
RU161058U1 (en) COOLED TURBINE TURBIN SHOVEL OF GAS TURBINE ENGINE
RU2639822C2 (en) Wind turbine with vortex aerodynamic air flow converters
WO2017116257A1 (en) Hydrodynamic device
RU2637235C1 (en) Pulse plasma heat actuator of ejector type
RU2232902C2 (en) Nozzle assembly of axial-flow turbine
CN110667860A (en) Transverse fan propulsion system

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170428