[发明专利]用于涡轮的排气扩散器

说明书

技术领域

本发明涉及用于涡轮的排气扩散器，并涉及利用伴随着涡轮的有罩的和无罩的末级动叶的过顶部泄漏流(over tip leakage flow)来降低流分离的方法。

背景技术

在来自轴流式涡轮的废蒸汽的排放中，例如在该废蒸汽向冷凝器的排放中，期望提供尽可能平稳的蒸汽流并使来自这样的流中的涡流、湍流以及不均匀性的积累的能量损失最小化。通常来自涡轮的排气被引导至排气罩中，并沿基本垂直于涡轮的轴线的方向从该处穿过罩中的排放开口而进入冷凝器中。期望实现从位于涡轮的排气处的轴向流平稳地过渡成排气罩中的径向流，并从此过渡成位于该罩的排放开口的平稳的流而进入冷凝器中。

在与这样的轴流式涡轮一起使用的有效的排气罩的构成中，期望避免用于该处的任何引导装置内的加速损失，并在排气罩的排放开口实现相对均匀的流分布，以为了涡轮中的最高效的能量的转化和最有效的对排气罩所连接的冷凝器的废蒸汽的供应。

还期望通过在末级动叶的出口平面实现相对均匀的周向和径向的压力分布，从而在从涡轮排气之前，在涡轮的末级动叶实现最佳效率。通常地，已尝试达到这些结果，同时使用具有尽可能短的轴向长度的罩，以限制涡轮列的轴向尺寸。

扩散器一般用于蒸汽涡轮。有效的扩散器能够改善涡轮的效率和输出。遗憾的是，存在于这样的涡轮中的复杂的流形态以及由空间限制引起的设计问题使得几乎不可能设计充分有效的扩散器。常见的??结果是流分离，当通过增加流动面积来降低蒸汽速度时，该流分离完全或部分地破坏扩散器的能力而升高静压力。对于与轴向蒸汽涡轮一起使用的向下排气罩而言，从扩散器的排放至排气罩的排放的损失从顶部向底部变化。在顶部，大量的流必须转向180°以使其位于扩散器和内壳之上，随后向下转向。因此，位于顶部的压力高于位于侧部的压力，位于侧部的压力继而高于位于底部的压力。

发明内容

根据一个示范性实施例，用于涡轮的排气扩散器包括配置成从涡轮的末级动叶接收排气的入口和配置成引导排气的排气引导表面。引导表面的曲率包括相对于涡轮的轴线的第一角度和在约0.45至0.70之间的引导表面的轴向长度相对于末级动叶的有效长度的比率。

根据另一示范性实施例，将涡轮的排气扩散的方法包括以涡轮的末级动叶的过顶部泄漏来加强沿着排气扩散器的弯曲的排气流引导表面的边界层。弯曲的排气流引导表面处于相对于涡轮的轴线的第一角度和在约0.45至0.70之间的引导表面的轴向长度相对于末级动叶的有效长度的比率。

附图说明

图1示意性地描绘了涉及涡轮的末级动叶的第一排气流扩散器和第二排气流扩散器；

图2示意性地描绘了涉及末级动叶的图1的第二排气流扩散器的蒸汽引导长度；

图3示意性地描绘了图1的第二排气流扩散器的蒸汽引导表面的角度；

图4示意性地描绘了涉及倾斜罩的蒸汽引导表面的角度；以及

图5示意性地描绘了末级动叶和倾斜罩。

具体实施方式

参照图1，蒸汽涡轮低压段的第一排气流扩散器2包括入口18，该入口18接收经过涡轮的末级动叶14的蒸汽。排气流扩散器2还包括蒸汽引导表面4和扩散器端壁6，该蒸汽引导表面4引导从末级动叶14经过的蒸汽流。扩散器的轴向长度L(按照从末级动叶14的中心线16至扩散器端壁6而测量)相对于末级动叶14的有效长度AL的比率为大致2.0。末级动叶14的中心线16为经过动叶的根段的重心的径向线。

仍然参照图1，还显示了配置与扩散器2不同的第二扩散器8。扩散器8具有大致1.35的轴向长度L(按照从中心线16至扩散器端壁12而测量)相对于末级动叶14的有效长度AL的比率。如图1所示，第一扩散器2和第二扩散器8具有相同的扩散面积比率，其导致第二扩散器8具有更陡峭的蒸汽引导表面10的曲率。由于更高的曲率，因而维持第二扩散器8的扩散面积比率与第一扩散器相同可能导致流从蒸汽引导表面10分离。

扩散器8使用来自末级动叶14的过顶部泄漏来加强沿着扩散器8的蒸汽引导表面10的边界层，以降低或防止蒸汽从蒸汽引导表面10分离。降低或防止蒸汽从蒸汽引导表面10分离，改善了静压力恢复。