Характеристики ступени турбины

Особенности течения газа в турбинных решетках профилей

Рис. 6.10.Схема течения газа в косом срезе турбинной решетки

Если степень понижения давления в сопловом аппарате   превышает критическое значение , то в минимальном сечении межлопаточного канала решетки СА «са-са» (рис. 6.10) скорость газового потока достигает скорости звука, а за этим сечением продолжается расширение газа и увеличение его скорости в так называемом косом срезе межлопаточного канала. Это происходит следующим образом (рис. 6.10). За минимальным сечением

«са-са» около выходной кромки (в точке «к») происходит почти скачкообразное падение давления от давления в этом сечении до давления за решеткой. В результате этого из точки «к» исходит серия волн разрежения, при прохождении через которые поток газа разгоняется и одновременно поворачивается в сторону увеличения угла . Так достигается сверхзвуковая скорость в решетке, составленной из сужающихся каналов.

Отражение волн разрежения от спинки соседней лопатки и возникновение скачков уплотнения в результате взаимодействия струй, вытекающих из соседних каналов, делает общую картину течения газа более сложной, но не изменяет основной ее особенности, заключающейся в возможности достижения сверхзвуковой скорости газа в косом срезе. Однако этот процесс может продолжаться лишь до тех пор, пока волны разрежения, выходящие из точки «к», попадают на спинку соседнего профиля, т.е. до тех пор, пока последняя из них не станет практически параллельной фронту решетки. Можно показать, что при этом осевая составляющая скорости газа на выходе из решетки становится равной скорости звука.

Аналогичная картина наблюдается в решетке РК турбинной ступени, если степень понижения давления газа в ней, определенная как отношение полного давления газового потока (в относительном движении) на входе в нее к статическому давлению на выходе, становится больше критической. В этом случае (при данном значении ) дальнейшее увеличение  уже не сказывается на структуре течения газа до РК, но величина работы на валу ступени продолжает увеличиваться за счет расширения газа в косом срезе решетки РК до тех пор, пока осевая составляющая скорости газа за РК не станет равна скорости звука. Дальнейшее увеличение  ( и ) становится невозможным.

Таким образом, максимальное значение степени понижения давления в ступени турбины ограничено условием достижения осевой составляющей скорости газа за РК, равной скорости звука.