SU1597449A1 - Диффузорный лопаточный направл ющий аппарат центробежной турбомашины - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть применено при конструировании лопаточных направл ющих аппаратов. Цель изобретени  - уменьшение потерь напора из-за нестационарного обтекани  входных кромок направл ющих лопаток. У лопаток (Л) 3 направл ющего аппарата входные кромки 4 выполнены с переменной толщиной по высоте Л 3. Толщина γ возрастает в сторону входа рабочего колеса 7. Дл  упрощени  изготовлени  толщина возрастает по линейному закону. При этом наименьша  толщина входных кромок Л3 не превышает 0,2, а наибольша  равна 1,8-2,0 от среднего арифметического значени  толщины Л 3, причем наименьшее значение второго диапазона соответствует наибольшему значению первого. Исследовани  показали, что такое выполнение Л3 позвол ет снизить потери напора на входе в направл ющий аппарат.

Description

Изобретение относитс  к энергомашиностроению , а именно к конструкции диф- фузорных лопаточных направл ющих аппаратов центробежных турбомашин.

Цель изобретени -уменьшение потерь напора из-за нестационарного обтекани  входных кромок направл ющих лопаток.

На фиг.1 изображен диффузорный направл ющий аппарат, выполненный в виде лопаточного диффузора, и выходна  часть рабочего колеса, радиальный разрез; на фиг,2 - разрез А-А на фиг, 1, случай одностороннего колеса с одним меридиональным каналом без покрывного диска; на фиг.З - то же, случай двухстороннего колеса с двум  меридиональными каналами и покрывными дисками; на фиг.4 - то же, случай одностороннего колеса с трем  меридиональными каналами и покрывным диском; на фиг.5 - диффузорный.направл ющий аппарат, вы- полненный в виде лопаточного отвода, и выходна  часть рабочего колеса, радиальный разрез; на фиг,6 - разрез Б-Б на фиг.5, случай одностороннего колеса с одним меридиональным каналом и покрывным дис- ком; на фиг.7 - зависимости коэффициента потерь напора при обтекании входных кромок лопаток аппарата от их толщин у торцовых стенок.

Диффузорный лопаточный направл ю- щий аппарат центробежной турбомашины содержит расположенные между торцовыми стенками 1 и 2 направл ющие лопатки 3 со скругленными входными кромками 4, меридиональные проекции которых парал- лельны меридиональным проекци- м выходных кромок 5 лопаток 6 рабочего колеса 7 турбомашины. Входные кромки 4 н,а- правл ющих лопаток 3 по крайней мере на части их высоты h имеют толщину д , увели- чивающуюс  в сторону входа рабочего колеса 7. Входные кромки 4 направл ющих лопаток 3 имеют толщину д , возрастающую по линейному закону. Наименьша  толщина д входных кромок 4 направл ю- щих лопаток 3 не превышает 0,2, а наибольша  равна 1,8 - 2,0 от среднего арифметического значени  толщины входной кромки 4 лопатки, причем наименьшее значение второго диапазона соответствует наибольшему значению первого.

Диффузорный лопаточный направл ющий аппарат работает следующим образом.

Рабоча  среда поступает в аппарат из вращающегос  рабочего колеса 7. Вследст- вие шаговой неравномерности параметров относительного потока между выходными кромками 5 лопаток 6 колеса 7 поток на входе в аппарат  вл етс  нестационарным.

В частности, угол а , характеризующий направление скорости С перед лопатками 3 аппарата, непрерывно измен етс  во времени с частотой прохождени  мимо неподвижных направл ющих лопаток 3 аппарата лопаток 6 колеса 7. Этот нестационарный поток обтекает скругленные входные кромки 4 лопаток 3 и далее движетс  между лопатками 3 и торцовыми стенками 1 и 2 аппарата к выходу из него. При зтом вследствие диффузорности межлопаточных каналов аппарата происходит преобразование скоростного напора в давление. Обтекание рабочей средой входных кромок 4 лопаток 3 и течение ее по аппарату сопровождаютс  потер ми напора.

Благодар  тому, что толщина д входных участков 8 лопаток 3 аппарата, по крайней мере на части их высоты, увеличиваетс  по высоте лопатки в направлении входа в рабочее колесо 7, потери напора при обтекании вхо/чных кромок 4 лопаток 3, а значит, суммарные потери напора в аппарате, уменьшаютс . Это объ сн етс  следующим.

Оптимальное значение толщины входных кромок 4, при котором потери напора минимальны, зависит от амплитуды колебани  угла а потока перед аппаратом. Чем больше амплитуда, тем больше оптимальное значение толщины входных кромок 4. Измерени  угла а потока в радиальном зазоре между колесом и аппаратом по направлению , параллельному меридиональным проекци м выходных кромок 5 лопаток 6 колеса 7, показывают, что вследствие неоднородности потока в выходной части колеса по ширине его меридионального канала, амплитуда колебани  угла а неодинакова по ширине колеса 7,причем она возрастает к входу вколесо7.Следовательно, увеличение ТОЛ.ЦИНЫ д входных кромок 4 лопаток 3 аппарата в направлении к входу в рабочее колесо 7 при сохранении неизменной средней по высоте лопатки толщины дер входных кромок 4 обеспечивает уменьшение потерь напора.

Возрастание толщины 5 входных кромок 4 лопаток 3 аппарата по линейному закону упрощает изготовление лопаток, так как при линейном законе образующие поверхностей лопаток представл ют собой пр мые линии.

Задание наименьшей толщины (5 входных кромок 4 лопаток 3 аппарата не более 0,2 от средней толщины дер , а наибольшей в диапазоне 1,8 - 2,0 от дер обеспечивает наибольшее уменьшение потерь набора. Это следует из зависимости (фиг.7) коэффи- циент а потерь вхср при обтекании рабочей

средой входных кромок 4 лопаток 3 аппарата от толщин di и (52 входных кромок 4 у торцовых стенок 1 и 2. Зависимость получена расчетным путем дл  номинального режима работы турбомашины и соответствует случаю линейного .изменени  толщины входных кромок 4 лопаток 3 аппарата по высоте лог;а ки.

Claims (3)

1. Диффузорный лопаточный наг1раел - ющий аппарат центробежной турбомашины , содержащий расположенные между его торцовыми стенками направл ющие лопатки со скругленными входными кромками меридиональные проекции которых параллельны меридиональным проекци м выходных кромок лопаток рабочего колеса турбомашины, отличающийс  тем

5

10

15

0

что, с целью уменьшени  потерь напора из- за нестационарного обтекани  входных кромок направл ющих лопаток, входные кромки направл ющих лопаток по крайней мере на части их высоты имеют толщину, увеличивающуюс  в сторону входа рабочего колеса,

2.Аппарат по п,1, отличающийс  тем, что входные кромки направл ющих лопаток имеют толщину, возрастающую поли-- нейному закону.

3.Аппарат по п.2, отличающийс  тем, что наименьша  толщина входных кромок 1аправл ющих лопаток не превышает 0,2, а наибольша  равна 1,8 - 2,0 от среднего арифметического значени  толщины лопатки , причем наиг1еньшее значение второго диапазона соотгетствует наибольшему значению первого

А-А

М .(повернуто)

Фиг,2

(повернуто

ц.г.1

Фиг. . J

Фаг. 6

бх.кр 0,

А

0, 0,0it5 О, ОН

W

0,8

1,0

1.2

0, f 0.2

1,В 1,8 5г1б,р