Дисковые потери

Потери в осевом зазоре

Влияние осевого зазора связано с образованием закромочных следов за лопатками, а также наличием градиента давлений между спинкой и корытцем. Эти факторы приводят к тому, что поле скоростей за решеткой имеет существенную неравномерность (рисунок 2.61).

Рисунок 2.61 - Схема возникновения потерь связанных с влиянием осевых зазоров

Рассмотрим поле скоростей за неподвижным лопаточным венцом. Из-за перечисленных факторов поле скоростей за ним будет иметь вид, показанный на рисунке. Видно, что вдоль фронта решетки значение скорости меняется от до, в то время как расположенный ниже рабочий венец был спроектирован исходя из некоторого значения скорости. В результате при движении рабочего венца вдоль фронта неподвижного реальный треугольник скоростей будет периодически изменяться. В результате будут периодически меняться углы натекания потока на расположенный ниже по течению венец, причем величина угла будет отличаться от расчетного значения. Это обстоятельство будет вызывать периодические отрывы потока, что приведет не только к снижению КПД, но и увеличению вибрационных напряжений в лопатках.

Как отмечалось выше, неравномерность полей параметров за венцами уменьшается по мере удаления от выходных кромок. Поэтому потери в осевом зазоре можно уменьшить, увеличив величину зазора за что, однако, придется заплатить увеличением габаритов и массы турбомашины. Поэтому на практике величина осевого зазора оставляет примерно 20% от ширины венца.

Диск рабочего колеса со всех сторон окружен рабочим телом. Поэтому при вращении диска на его поверхности образуется пограничны й слой, силы вязкого трения в котором оказывают тормозящее действие.

С другой стороны, частицы газа пограничного слоя приобретают вращательное движение и отбрасываются к периферии, на их место поступают новые частицы. В результате между вращающимся диском и статором возникают циркуляционные течения.

Потери, связанные с взаимодействием вращающегося диска с рабочим телом, называются дисковыми. Их величина зависит от диаметра диска, частоты вращения ротора и плотности рабочего тела.

Рисунок 2.62 – Схема образования циркуляционных течений у диска рабочего колеса

2.8 Важнейшие формулы главы №2

Полные параметры:

Скорость звука:

Критическая скорость:

Газодинамические функции:

Уравнение неразрывности в классическом виде:

Уравнение неразрывности, записанное в параметрах торможения:

Уравнение неразрывности в дифференциальном виде:

Уравнением сохранения энергии в механической форме в абсолютном движении (уравнение Бернулли):

Коэффициент восстановления полного давления:

Уравнение сохранения энергии в механической форме в относительном движении:

Уравнение сохранения энергии в тепловой форме в абсолютном движении:

Уравнение сохранения энергии в тепловой форме в относительном движении:

Уравнение количества движения:

Для РК компрессора:

Для РК турбины:

Уравнение моментов количества движения:

Для компрессора:

Для турбины:

Дата добавления: 2014-01-05