CN114508394B - 一种透平抽汽腔室结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透平抽汽腔室结构，包括主流道、抽汽缝隙、掺混腔室、过渡腔室和抽汽管道；所述抽汽缝隙为向主流道抽汽下游倾斜的环形通道，抽汽缝隙的一端与主流道连通，抽汽缝隙的另一端与掺混腔室连通；掺混腔室的顶部通过过渡腔室与抽汽管道连通；以过抽汽缝隙出口中心的竖直面为分割面，将掺混腔室分为第一掺混室和第二掺混室，第一掺混室与抽汽缝隙的汽流方向相对，其中，第一掺混室的宽度大于第二掺混室的宽度。采用本发明的一种透平抽汽腔室结构，能够提高抽汽腔室结构内汽流的均匀性和稳定性，降低抽汽压损和抽汽对主流的影响，显著提高抽汽腔室结构的气动性能。

Description

一种透平抽汽腔室结构
技术领域
本发明涉及一种透平抽汽腔室结构，属于透平技术领域。
背景技术
透平作为现代化国家的重要动力设备，提高其经济性对节约能源具有重要意义。在透平中增加抽汽***，用于回热或供热，能有效提高透平效率及能源利用率，减少对环境的污染，是一种常用的能源综合利用方式。
透平运行中，主流道内的部分汽流经级后抽汽缝隙进入环形掺混腔室，最后汇入顶部的抽汽管道。抽汽缝隙轴向宽度一般较小，汽流经过时速度较快，具有很大的动能，在掺混腔室经过一定程度的膨胀后进入直径较小的抽汽管道，汽流在流动过程中会受到摩擦和转向阻力，并产生旋涡，导致压力损失。此外，抽汽还会引起抽汽缝隙附近的主流、抽汽缝隙和掺混腔室内部的流动参数在径向和周向分布不均匀，进而改变抽汽缝隙附近透平级的流动状态，并最终影响抽汽缝隙上、下游透平级的效率，甚至造成机组的安全隐患。为提高透平经济性和安全性，抽汽腔室结构必须具备良好的气动性能，以减少汽流经过时的能量损失，并尽可能降低抽汽对上下游透平级内流动的影响。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种透平抽汽腔室结构，本发明能够提高抽汽腔室结构内汽流的均匀性和稳定性，降低抽汽压损和抽汽对主流的影响，显著提高抽汽腔室结构的气动性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种透平抽汽腔室结构，包括主流道、抽汽缝隙、掺混腔室、过渡腔室和抽汽管道；
所述抽汽缝隙为向主流道抽汽下游倾斜的环形通道，抽汽缝隙的一端与主流道连通，抽汽缝隙的另一端与掺混腔室连通；掺混腔室的顶部通过过渡腔室与抽汽管道连通；
以过抽汽缝隙出口中心的竖直面为分割面，将掺混腔室分为第一掺混室和第二掺混室，第一掺混室与抽汽缝隙的汽流方向相对，其中，第一掺混室的宽度大于第二掺混室的宽度。
在本发明中，抽汽缝隙向主流道抽汽下游倾斜时，抽汽汽流从主流道流入抽汽缝隙时的压力损失更小，抽汽汽流对主流的影响也会减弱。
本发明中第一掺混室和第二掺混室的宽度是指掺混腔室内相同高度处的宽度，在掺混腔室的同一高度处，第一掺混室和第二掺混室达到最大宽度；第一掺混室的宽度大于第二掺混室的宽度，在相同的高度内第一腔室正对抽汽汽流的长度更长体积更大，这种非对称形状的掺混腔室与抽汽缝隙出口汽流方向更匹配，能够减少掺混腔室内局部汽流旋涡，降低掺混腔室内的压力梯度，减少汽流在掺混腔室内的总压损失。
由于受结构限制，掺混腔室体积较大，而抽汽管道内径较小，汽流在掺混腔室与抽汽管道衔接的区域存在速度突变，本发明在掺混腔室和抽汽管道之间设置过渡腔室，能够改善速度突变现象，进而提高抽汽腔室结构的气动性能。
作为优选，抽汽缝隙两侧的主流道顶部壁面相互平行；位于抽汽缝隙下游的主流道顶部壁面，与抽汽缝隙上游的主流道顶部壁面之间的平行距离为0～2mm；抽汽缝隙下游的主流道顶部壁面，高于抽汽缝隙上游的主流道顶部壁面。
在上述方案中，使的主流道的汽流不会冲击到抽汽缝隙与下游的主流道的连接处。
作为优选，所述抽汽缝隙两侧的壁面相互平行，抽汽缝隙与主流道顶部壁面的夹角为30°～45°。
作为优选，第一掺混室的最大宽度为L1，第二掺混室的最大宽度为L2，则L1/L2＝1.5～2。
作为优选，所述第一掺混室和第二掺混室的侧壁呈椭圆弧形。
作为优选，所述掺混腔室的底部设置水平的平直段。
在上述方案中，掺混腔室底部汽流速度较低，在掺混腔室的底部设置水平的平直段以减小掺混腔室底部体积，能减少掺混腔室底部汽流冲撞及相应的汽流旋涡，进一步降低压力损失。
作为优选，所述掺混腔室设置弧形的导流板，导流板位于掺混腔室的两侧。
在上述方案中，掺混腔室内的汽流沿周向流动最终汇入顶部的抽汽管道内，掺混腔室的两侧容易发生汽流脱离，造成局部能量损失；在掺混腔室两侧设置弧形的导流板能够让汽流的周向流动更加有序，降低汽流在掺混腔室内的压力损失。
作为优选，所述导流板的圆心为抽汽腔室结构的中心，导流板沿水平中分面对称设置。
作为优选，所述导流板的弧度为40°～70°，导流板的端部倒圆。
作为优选，所述过渡腔室竖直设置分流板，分流板位于过渡腔室的中部，分流板的端部倒圆。
在上述方案中，汽流从掺混腔室两侧汇入过渡腔室时，容易发生汽流冲撞，由此形成的局部旋涡会造成明显的压力损失，在过渡腔室内设置分流板，能够避免汽流冲撞造成的能量损失。
作为优选，所述过渡腔室的两侧具有弧形侧壁，过渡腔室的弧形侧壁与掺混腔室的弧形外壁相外切。
本发明的一种透平抽汽腔室结构的工作原理是：抽汽汽流经抽汽缝隙进入掺混腔室，然后沿周向流动进入顶部过渡腔室，最后汇入抽汽管道。向下游倾斜的抽汽缝隙有利于减少抽汽压损和抽汽对主流的影响；不规则形状的掺混腔室与抽汽缝隙出口汽流方向更匹配，其内左右两侧对称布置的导流板能使汽流的周向流动更有序；过渡腔室有利于改善掺混腔室和抽汽管道之间的速度突变，其中央布置的分流板能减少两侧汽流的冲撞。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：改善了抽汽腔室结构内汽流的均匀性和稳定性，减少了局部汽流冲撞和旋涡，缓解了抽汽腔室结构内局部汽流速度突变，降低了压力损失，显著提高了抽汽腔室结构的气动性能。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是透平抽汽腔室结构的立体模型剖面示意图；
图2是透平抽汽腔室结构的截面图；
图3是透平抽汽腔室结构的立体模型图；
图4是透平抽汽腔室结构侧剖视图；
图5是导流板的示意图；
图6是分流板的示意图。
图中标记：1-主流道，2-抽汽缝隙，3-掺混腔室，4-过渡腔室，5-抽汽管道，6-导流板，7-分流板，31-第一掺混室，32-第二掺混室，33-平直段。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本实施例的一种透平抽汽腔室结构，包括主流道1、抽汽缝隙2、掺混腔室3、过渡腔室4和抽汽管道5；
抽汽缝隙2为向主流道1抽汽下游倾斜的环形通道，抽汽缝隙2的一端与主流道1连通，抽汽缝隙2的另一端与掺混腔室3连通；掺混腔室3的顶部通过过渡腔室4与抽汽管道5连通；
如图2所示，以过抽汽缝隙2出口中心的竖直面为分割面，将掺混腔室3分为第一掺混室31和第二掺混室32，第一掺混室31与抽汽缝隙2的汽流方向相对，其中，在掺混腔室3的同一高度处，第一掺混室31的宽度大于第二掺混室32的宽度。
本实施例通过抽汽缝隙2向主流道1抽汽下游倾斜，使抽汽汽流从主流道1流入抽汽缝隙2时的压力损失更小，抽汽汽流对主流的影响也会减弱；非对称形状的掺混腔室3与抽汽缝隙2出口汽流方向更匹配，减少掺混腔室3内局部汽流旋涡，降低掺混腔室3内的压力梯度，减少汽流在掺混腔室3内的总压损失；在掺混腔室3和抽汽管道5之间设置过渡腔室4，能够改善速度突变现象，进而提高抽汽腔室结构的气动性能。
作为上述实施例的可选方式，如图2所示，在其他实施例中，抽汽缝隙2两侧的主流道1顶部壁面相互平行；抽汽缝隙2下游的主流道1顶部壁面，与抽汽缝隙2上游的主流道1顶部壁面之间的存在平行高度差；抽汽缝隙2下游的主流道1顶部壁面，比抽汽缝隙2上游的主流道1顶部壁面的平行距离高L3为1～2mm，使的主流道1的汽流不会冲击到抽汽缝隙2与下游的主流道1的连接处。
作为上述实施例的可选方式，如图2所示，在其他实施例中，抽汽缝隙2两侧的壁面相互平行，抽汽缝隙2与主流道1顶部壁面的夹角α为30°～45°。
作为上述实施例的可选方式，如图2所示，在其他实施例中，第一掺混室31的最大宽度为L1，第二掺混室32的最大宽度为L2，则L1/L2＝1.5～2。
作为上述实施例的可选方式，如图2所示，在其他实施例中，第一掺混室31和第二掺混室32的侧壁呈椭圆弧形，掺混腔室3的底部为直线段，底部的直线段与侧壁的椭圆弧形通过圆弧连接。
作为上述实施例的可选方式，如图3-图4所示，在其他实施例中，掺混腔室3的底部设置水平的平直段33，减小掺混腔室3底部体积，能减少掺混腔室3底部汽流冲撞及相应的汽流旋涡，进一步降低压力损失。
作为上述实施例的可选方式，如图3-图4所示，在其他实施例中，掺混腔室3设置弧形的导流板6，导流板6位于掺混腔室3的两侧，让汽流的周向流动更加有序，降低汽流在掺混腔室3内的压力损失。
作为上述实施例的可选方式，如图4所示，在其他实施例中，导流板6的圆心为抽汽腔室结构的中心，导流板6沿水平中分面对称设置。
作为上述实施例的可选方式，如图5所示，在其他实施例中，导流板6的弧度β为40°～70°，导流板6的端部倒圆。
作为上述实施例的可选方式，如图6所示，在其他实施例中，过渡腔室4竖直设置分流板7，分流板7位于过渡腔室4的中部，分流板7的端部倒圆，能够避免汽流冲撞造成的能量损失。
作为上述实施例的可选方式，如图4所示，在其他实施例中，过渡腔室4的两侧具有弧形侧壁，过渡腔室4的弧形侧壁与掺混腔室3的弧形外壁相外切，在实际制造应用时，弧形侧壁的半径R1应在实际结构允许的条件下取最大值。
综上所述，采用本发明的一种透平抽汽腔室结构，符合抽汽流动特性，能够改善抽汽腔室结构内汽流的均匀性和稳定性，减少局部汽流冲撞和旋涡，缓解抽汽腔室结构内局部速度突变，降低压力损失，显著提高抽汽腔室结构的气动性能。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种透平抽汽腔室结构，其特征在于：包括主流道(1)、抽汽缝隙(2)、掺混腔室(3)、过渡腔室(4)和抽汽管道(5)；
所述抽汽缝隙(2)为向主流道(1)抽汽下游倾斜的环形通道，抽汽缝隙(2)的一端与主流道(1)连通，抽汽缝隙(2)的另一端与掺混腔室(3)连通；掺混腔室(3)的顶部通过过渡腔室(4)与抽汽管道(5)连通；
以过抽汽缝隙(2)出口中心的竖直面为分割面，将掺混腔室(3)分为第一掺混室(31)和第二掺混室(32)，第一掺混室(31)与抽汽缝隙(2)的汽流方向相对，其中，第一掺混室(31)的宽度大于第二掺混室(32)的宽度；
所述掺混腔室(3)内设置弧形的导流板(6)，导流板(6)位于掺混腔室(3)的两侧。
2.如权利要求1所述的透平抽汽腔室结构，其特征在于：所述抽汽缝隙(2)两侧的壁面相互平行，抽汽缝隙(2)与主流道(1)顶部壁面的夹角为30°～45°。
3.如权利要求1所述的透平抽汽腔室结构，其特征在于：第一掺混室(31)的最大宽度为L1，第二掺混室(32)的最大宽度为L2，则L1/L2=1.5～2。
4.如权利要求1所述的透平抽汽腔室结构，其特征在于：所述第一掺混室(31)和第二掺混室(32)的侧壁呈椭圆弧形。
5.如权利要求1所述的透平抽汽腔室结构，其特征在于：所述掺混腔室(3)的底部设置水平的平直段(33)。
6.如权利要求1所述的透平抽汽腔室结构，其特征在于：所述导流板(6)的圆心为抽汽腔室结构的中心，导流板(6)沿水平中分面对称设置。
7.如权利要求1所述的透平抽汽腔室结构，其特征在于：所述导流板(6)的弧度为40°～70°，导流板(6)的端部倒圆。
8.如权利要求1所述的透平抽汽腔室结构，其特征在于：所述过渡腔室(4)竖直设置分流板(7)，分流板(7)位于过渡腔室(4)的中部，分流板(7)的端部倒圆。
9.如权利要求1所述的透平抽汽腔室结构，其特征在于：所述过渡腔室(4)的两侧具有弧形侧壁，过渡腔室(4)的弧形侧壁与掺混腔室(3)的弧形外壁相外切。
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