Парциальный подвод рабочего тела

Парциальный подвод означает, что в ступени рабочее тело проходит через решётки не по всей окружности.

Доля окружности, занятой каналами сопловых лопаток, через которые проходит рабочее тело, называется степенью парциальности.

. (149)

При парциальном подводе каналы рабочих лопаток попеременно в момент их прохождения в зоне сопловой решётки заполняются струёй рабочего тела, а в зоне отсутствия сопловой решётки каналы рабочих лопаток переходят в режим работы вентилятора, затрачивая полезную работу на перемешивания рабочего тела, что приводит к дополнительным потерям. Эти потери получили название потери на вентиляцию, которые можно определить по формуле:

, (150)

где k – коэффициент, зависящий от геометрии ступени.

Снизить потери на вентиляцию можно, установив защитный кожух, ограждающий рабочие лопатки, на участке (1 – е). конструкция такого кожуха показана на рис. 44.

Рис. 44

Потери на вентиляцию можно выразить в относительных величинах:

, (151)

где k _в = 0.065, m – число венцов в ступени скорости.

Со встроенным защитным кожухом потери от вентиляции будут равны:

. (152)

В ступенях с парциальным подводом рабочего тела кроме вентиляционных потерь также возникают дополнительные потери на концах дуг сопловых сегментов.

Механизм образования этих потерь показан на рис. 45.

Рис. 45 (153)

Вне зоны подвода рабочего тела в каналах рабочей решётки течение потока прекращается и там образуется застойная зона рабочего тела. В момент подхода межлопаточного канала рабочей решётки к первому сопловому каналу по ходу вращения рабочего колеса кинетическая энергия струи из первого соплового канала тратится на разгон потока и «выколачиванее» рабочего тела из застойной зоны.

Эти потери можно определить по эмпирической формуле:

, (154)

где B ₂, B’₂ и l ₂, l’ ₂ – ширина и высота первого и второго рядов рабочих лопаток;

i – число групп сопел.

Таким образом, относительные потери на парциальность будут равны:

. (155)

Парциальный подвод рабочего тела приводит к снижению КПД ступени и к уменьшению оптимального отношения скоростей u \ c _ф. Влияние выше рассмотренных потерь на КПД ступени показано на рис. 46.

Если суммировать все относительные потери и полученное уравнение продифференцировать по e, а затем, приравняв полученное уравнение к нулю и решив его относительно e, то можно найти оптимальную парциальность, при которой сумма потерь ступени станет минимальным.

Рис. 46

Оптимальная парциальность будет равна:

, (156)

где для одновенечной ступени – k_опт = (4 – 6);

а длядвухвенечной ступени – k_опт = (2.5 – 4).

На рис. 47 показаны кривые отдельных составляющих потерь в ступени скорости в зависимости от степени парциальности.

Рис 47

Из этого рисунка видно, что в области оптимальной степени парциальности кривая КПД ступени довольно пологая. Поэтому обычно выбирают степень парциальности несколько отличную от оптимальной с учётом других факторов, таких как надёжность лопаточного аппарата и унификация узлов турбины.

Дата добавления: 2014-01-04