Определение шага и числа лопаток в турбинных решетках

 

Многочисленные экспериментальные данные показывают, что КПД решетки (учитывающий только профильные потери) зависит от величины относительного шага решетки . Оптимальный относительный шаг решетки колеблется в пределах 0,55…0,65 и зависит от режимных и геометрических параметров профиля и решетки, таких как углы на входе в решетку и выходе из нее, толщины выходной кромки и профиля, скорости потока на входе и др.

По выбору оптимального шага турбинной решетки широкое распространение получила формула В.И. Дышлевского:

,

где – относительная толщина профиля.

Можно воспользоваться формулой, предложенной А.Г. Клебановым и Б.И. Мамаевым, которая при определенных условиях дает согласованные данные с формулой В.И. Дышлевского, но учитывает большее число параметров, влияющих на величину оптимального шага

,

где – относительный оптимальный шаг решетки (для неохлаждаемого варианта), – относительный оптимальный шаг решетки при нулевой толщине выходной кромки:

– для

– для ,

где – для рабочих лопаток;

– для сопловых лопаток;

– угол поворота потока в рабочей решетке (в радианах);

– то же самое в сопловых решетках.

Поправочный коэффициент , учитывающий влияние режима работы ступени

,

где – для сопловой решетки;

– для рабочей решетки.

Значение и определены ранее (см. §3.3), а приведенная теоретическая скорость в относительном движении на выходе из рабочего колеса

.

Поправочный коэффициент , учитывающий толщину выходной кромки

,

где – относительная толщина выходной кромки;

b – хорда профиля;

– радиус выходной кромки;

– для неохлаждаемых рабочих лопаток;

– для неохлаждаемых сопловых аппаратов.

Хорда профиля определяется из соотношения ширины решетки (S) и угла установки профиля . Ширина рабочих и сопловых решеток определены ранее (см. §3.1).

Угол установки профиля в решетке для средних и периферийных сечений рабочих лопаток приблизительно совпадает с направлением среднегеометрической скорости на входе и выходе из решетки, т.е. , где – угол наклона среднегеометрической скорости к фронту решетки.

Для средних сопловых и корневых сечений рабочих лопаток это равенство не выдерживается.

Для корневых сечений рабочих лопаток

.

Для сопловых лопаток при

.

Для определения можно воспользоваться статистическими данными, приведенными на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Зависимость угла установки профиля в решетке от разности входных и выходных углов профиля

 

Кривая на рис. 3.3 хорошо описывается полиномом

.

Тогда хорда решетки определяется

.

Шаг решетки . Для охлаждаемых решеток , где для сопловых решеток , а для рабочих решеток .

Число лопаток в решетках

Усредняем z до целого числа в сторону уменьшения. У рабочих коле z должно быть четным числом для облегчения балансировки ротора. После осреднения уточняется шаг решетки .

Необходимо проверить шаг у корня рабочей решетки

.

При шаг должен быть .

При шаг .

Если получается по расчету меньше этих величин, то шаг на среднем диаметре задается конструктивно

.

Следует отметить, что при отклонении шага от оптимального значения, средний угол выхода газа из решетки возрастет.