Distribution of kinetic energy losses between nozzles and turbine impeller on partial gas supply modes

В статье приведены результаты экспериментальных исследований связанных с распределением потерь кинетической энергии между сопловым аппаратом и рабочим колесом у осевых малорасходных турбинных ступеней. У всех ступеней конструктивные углы выхода сопел были менее 9°, что повлекло за собой необходимость выполнения рабочих колес с относительным шагом установки рабочих лопаток значительно большим, рекомендованного в технической литературе. Исследования проведены для ступеней со средним диаметром 250 мм. Диапазон изменения факторов составил: отношение давлений перед соплами к давлению за ступенью от 2.0 до 5.0; частоты вращения вала с рабочим колесом от 0 до 14000. Эффективность использования кинетической энергии приведена в виде коэффициентов скорости соплового аппарата и рабочего колеса. Коэффициенты представляют собой отношение реальной скорости потока на выходе из соплового аппарата (рабочего колеса) к теоретически возможной скорости газа в выходном сечении рассматриваемого элемента ступени. Выявлено, что коэффициенты скорости сопловых аппаратов и рабочих колес изменяются не только при смене режимных параметров, таких как частота вращения ротора и отношения давлений на ступень, но и при изменении степени парциальности ступени. The article presents the results of experimental studies related to the distribution of kinetic energy losses between the nozzle apparatus and the impeller at axial low-flow turbine stages. At all stages, the design angles of the nozzle exit were less than 9 °, which entailed the necessity of making impellers with a relative pitch of the rotor blades that was much larger, as recommended in the technical literature. The studies were carried out for steps with an average diameter of 250 mm. The range of variation of the factors was the ratio of the pressures in front of the nozzles to the pressure behind the stage from 2.0 to 5.0; rotation speed of the shaft with the impeller from 0 to 14000 rpm. The efficiency of using the kinetic energy is given in the form of the coefficients of the speed of the nozzle apparatus and the impeller. The coefficients represent the ratio of the actual flow rate at the outlet of the nozzle apparatus (impeller) to the theoretically possible gas velocity in the outlet section of the stage element under consideration. It was found that the speed coefficients of the nozzle apparatus and impellers change not only when changing operating parameters, such as the rotor speed and the pressure ratio per stage, but also when changing the degree of stage partiality.