250 (42)

400

a

b

Rys. X.7. Tory kropel w kanale łopatkowym; a — krople o średnicy 10 pm, b - krople o średnicy

poniżej 1 pm

Duże krople zrywające się z krawędzi wylotowej kierownic powodują uszkodzenia erozyjne. Oprócz tego krople te powiększają straty energii w stopniu, jak to wyjaśniono na początku rozdziału. W istocie jednak straty te stanowią tylko część strat od zawilgocenia.

Proces porywania kropli przez tarcie w przepływie jest związany z rozpraszaniem (dyspacją) energii. Straty te można nazwać stratami poślizgu lub porywania. Do tego dochodzą straty związane z resztkowym przechłodzeniem, gdyż jeżeli występuje przechłodzenie, wielkość j vdp miarodajna dla przemiany ciepła na pracę maleje. Także odwirowanie kropelek wody w wieńcu wirnikowym daje dodatkową stratę energii, jakkolwiek bardzo małą.

Miarodajnym parametrem wpływającym na omawiane straty jest średni promień kropli. Jeżeli mgła jest bardzo drobna, wówczas resztkowe przechłodzenie jest niewielkie i krople nadążają za parą z niewielką różnicą prędkości, co prowadzi do małych wartości strat hamowania. Można oczekiwać, że straty w obszarze pary mokrej (a także erozję) dałoby się znacznie zmniejszyć, gdyby się zadbało o to, aby powstawała tylko bardzo drobna mgła. Należałoby więc tak projektować układ łopatkowy, aby spontaniczna kondensacja występowała w miejscu, gdzie zachodzi możliwie duża prędkość ekspansji:

pdt*

p= |®Ę

więc na przykład w pobliżu przekroju końcowego wieńca przyśpieszającego. Takie zalecenie podał Gyarmathy na podstawie swojej teorii.

Doświadczenie eksperymentalne poucza wszakże, że w rozważaniach teoretycznych zawsze pozostają nieuwzględnione niektóre elementy, jakich nie należałoby pomijać. W rezultacie w turbinie występują zjawiska nieprzewidziane teoretycznie i — odwrotnie - nie potwierdzają się niektóre przewidywania teoretyczne. Na przykład, jeżeli zmienimy stan pary na wlocie do układu łopatkowego, to z rozważań teoretycznych wyniknie przesunięcie miejsca spontanicznej kondensacji. Przy takich zmianach punkt ten może leżeć korzystniej lub mniej korzystnie. Przebiegi rzeczywiste okazują się jednak o wiele bardziej nieczułe na zmiany warunków przepływu. Nie zaobserwowano

też w ogóle uderzenia kondensacyjnego przewidzianego teorią. Zaobserwowa- '-•* no natomiast, że powstawanie mgły rozciągać się może na kilka kolejnych Ą wieńców łopatkowych.

Te istotne odchylenia w porównaniu z teorią i eksperymentami prowadzo- m nymi na dyszach prostoosiowych można tłumaczyć na różne sposoby, j Filippow i in. [7, 44] sądzą, że ma to związek z wirami Karmanna, 4 schodzącymi z krawędzi wylotowych kierownic („ślady krawędziowe”). W centrum tych wirów panuje podciśnienie względem jądra strumienia i odpowiednio niższa temperatura. Dlatego tam właśnie inicjuje się kondensacja, zanim jeszcze w środku strumienia osiągnie się średni stan pozwalający oczekiwać wystąpienia spontanicznej kondensacji. Inni badacze wychodzą z założenia, że na podciśnieniowej (wypukłej) stronie profilu występują lokalne niskie ciśnienia i i temperatury powodujące wystąpienie kondensacji, w związku z tym traktowanie jednowymiarowe przepływu pary mokrej jest niedopuszczalne.. 3

Silna turbulencja przepływu w turbinie ma ten skutek, że zarodzie | powstające w mniejszych obszarach w dużych ilościach zostają przetranspois j] towane do sąsiednich obszarów, gdzie z braku wystarczającego przechłodzenią Jj nie może wystąpić intensywne tworzenie zarodzi. Zjawiska te powodują, że proces jest bardzo rozmazany, ponadto rozproszenie zarodzi na dużej przestrzeni prowadzi do tego, że liczba zarodzi na jednostkę objętości jest mała. W rezultacie powstają nieliczne odrębne zamglenia.

W turbinie powstaje mgła znacznie grubsza niż w dyszy de Lavala, dzięki czemu efekty bezwładnościowe są wyraźne. Oprócz tego w przypadku dużych kropli zachodzi ich rozpad na mniejsze krople.

Ogólnie biorąc zjawiska w obszarze pary mokrej są bardziej skomplikowane niż dotychczas przyjmowane. Możliwość zbudowania teorii dokładnie odpowiadającej i opisującej wszystkie istotne efekty jest jeszcze odległa w czasie.

5. Obliczanie strat od zawilgocenia pary

Pierwsze dane zawdzięczamy Baumannowi, po nim próbowano podawać inne empiryczne formuły. Jest to zadanie bardzo trudne, gdyż dokładne pomiary stanu pary mokrej nie są możliwe przy zastosowaniu prostych środków. W rezultacie materiał eksperymentalny jest bardzo ograniczony.

Ogólnie biorąc, wzorując się na relacji (X.l) można napisać uogólniony wzór Baumanna:

PUtt

n = *h>(l —«y).

y = £l/2).(j»₀ -ł- y₂) ~ wartość średnia w stopniu, a — współczynnik eksperymentalny. Gdyby było a = 1, otrzymalibyśmy wzór Baumanna (X.l). ] Typowe nowsze rezultaty badań na turbinie modelowej (1/3 wielkości naturalnej) pracującej na technicznej parze mokrej, przedstawiono na rysunku

26 — Maszyny Przepł. I. 10