29. Сопловые аппараты. Основные элементы соплового аппарата.

Сопловые аппараты служат для преобразования части теплосодержания газа в кинетическую энергию с малыми потерями и при высокой тени равномерности потока на выходе. Основными элементами сопловых аппаратов являются сопловые лопатки, наружные и внутренние бандажные кольца. Сопловые лопатки размещаются на бан­ных кольцах, образуя кольцевую решетку. Внутренние и наружные бандажные кольца ограничивают кольцевой канал проточной части турбины. В некоторых конструкциях роль наружного бандажного кольца выполняет корпус турбины.

Сопловые лопатки характеризуются теми же параметрами, что и рабочие лопатки турбины. Длину лопаток и средний диаметр определяют на основании газодинамического расчета из условия обеспечения прохождения расчетного количества газа. Длина сопловой лопатки выбирается на 1—2% меньше длины рабочей лопатки, чтобы не происходило удара газового потока, выходящего из СА, об обод диска турбины. Хорда сопловой лопатки больше хорды лопатки рабочего колеса, что вы­зывается необходимостью поворота потока в СА на больший угол, чем это требуется для РК.

Каждая пара сопловых лопаток образует межлопаточный сопловой канал с косым срезом (сопло с косым срезом), обеспечивающим разгон потока до сверхзвуковых скоростей. Таким обра­зом, в СА газ приобретает поступательное и вращательное движения. В результате враще­ния на молекулы газа будет действовать центро­бежная сила, под влиянием которой они стре­мятся переместиться с меньших радиусов на большие, что снижает к. п. д. турбины.

30. Корпус турбины.

Корпус газовой турбины состоит из корпусов сопловых аппаратов и корпусов подшипников ротора. Корпус подшипника, расположенного впереди дисков турбины, называют корпусом переднего подшипника (или корпусом передней опоры ротора турбины), корпус подшипника, расположенного позади дисков, называют корпусом заднего подшипни­ка (или корпусом задней опоры).

Расположение опор ротора турбины зависит от числа дисков. При числе дисков до трех опоры ротора турбины располагают чаще всего впереди и реже — позади дисков. Расположение опоры по­зади дисков позволяет увеличить изгибную жесткость ротора, однако элементы корпуса соприкасаются с горячими газами, выходящими из турбины. В связи с этим возникают трудности защиты корпуса и под­шипника от действия горячих газов.

К корпусам турбин предъявляют требования высокой изгибной же­сткости, обеспечивающей отсутствие касаний ротора о статор при про­гибах. Для повышения жесткости корпуса без существенного возраста­ния его веса применяют ребра жесткости. Корпус передней опоры рото­ра турбины частично разгружают посредством элементов силовой связи с наружным корпусом камеры сгорания.

Корпусы и подшипники тщательно защищают от нагрева при помо­щи охлаждаемых воздухом экранов, теплоизоляционных кожухов из стальной фольги толщиной 0,1 мм с внутренней набивкой каолиновым волокном и т. п.

Корпусы сопловых аппаратов охлаждают воздухом с внутренней или внешней стороны. Воздух для охлаждения корпусов с внутренней стороны выводится из камеры сгорания и подмешивается к струям газа, прилегающим к внутренней поверхности корпусов.

При наружном охлаждении воздух подводится от промежуточной ступени осевого компрессора или из атмосферы под экран, в который заключается корпус.

Такие способы охлаждения корпуса требуют большого количества воздуха для того, чтобы существенно понизить температуру корпуса. При температуре газа перед турбиной 1000—1200°К температура кор­пусов равна примерно 950°К. Значительное снижение температуры кор­пуса (до 600°К) при умеренных расходах воздуха достигается продувкой воздуха через полости, образованные корпусом и полками сопловых ло­паток.

Соединяемые корпусы взаимно центрируются при помощи буртов, их коробление при нагреве устраняют подбором материалов с необходимы­ми значениями коэффициентов линейного расширения и организацией охлаждения. В случае большой разницы в значениях коэффициентов ли­нейного расширения материалов соединяемых корпусов, приводящей к недопустимым относительным деформациям, между соединяемыми корпусами устанавливается деталь 8 с промежуточным значением коэффи­циента линейного расширения (рис. 21). Кроме того, отверстия под болты крепление выполняются эллиптическими с радиально располо­женной большой осью эллипса.

Рис.21. Корпус турбины:

1 — корпус подшипника ритора турбины; 2 — диафрагма крепления соплового аппарата; 3 — диафрагма крепления подшипника; 4 — винты силовой связи между бандажами соплового аппарата; 5, 7 — наружные корпусы сопловых аппаратов; 6 - наружный корпус ка­меры сгораний; 8— теплоотражательный экран: 9 - распорная втулка

В качестве конструкционных материалов для корпусов турбин при­меняются жаропрочные стали.

Корпусы выполняют литьем, сваркой, штамповкой с последующей механической обработкой.

При механической обработке корпусов добиваются точного взаимно­го расположения стыкуемых поверхностей. Допустимая несоосность ци­линдрических расточек под подшипники вала равна 0,01—0,02 мм.