一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型的制作方法

1.本实用新型涉及一种叶型，具体涉及一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，属于汽轮机领域。


背景技术：

2.气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，全世界各国都在减排温室气体。核电是低碳环保的清洁能源，大力发展核电是大势所趋也是助力能源结构转型升级的重要一环，我国核电事业起步比较晚，核电发电总量仅为总发电量的3％，与发达国家相比，仍有很大的差距。核电机组国产化、高效化是发展中的重中之重，由于核电汽轮机的工作环境湿度大和工作介质流动工况复杂，用于核电汽轮机的高效小焓降叶型急需突破。


技术实现要素：

3.本实用新型是为克服现有技术不足，提供一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型。
4.一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，所述高效小焓降叶型由进气边、背弧、内弧和出气边组成，进气边、背弧、内弧和出气边首尾依次连接，背弧为向外凸的曲线，内弧为向内凹的曲线，进气边和出气边均为圆弧，出气边的圆弧小于进气边的圆弧，背弧和内弧分别靠近出气边的曲线的曲率最小。
5.本实用新型相比现有技术的有益效果是：
6.一、本实用新型的高效小焓降叶型，考虑了核电汽轮机湿度大，实际流动复杂的因素。设计开发的叶型，在叶型喉道处降低了马赫数变化带来的附面层的变化，提高了蒸汽在流道中的做功能力，减少了蒸汽在流道中的气动损失。
7.二、为降低流动损失，背弧和内弧分别靠近出气边的曲线的曲率最小，使得叶型的二次流、尾迹损失最小。
8.三、本实用新型的高效小焓降叶型，以一维/准三维/全三维气动、热力分析计算为基础，叶型在攻角一定变化范围内，损失系数较低。马赫数适应性也非常好，马赫数从0.2增加到0.6过程中，叶型损失的变化范围不超过0.1％。利用本实用新型叶型的核电汽轮机效率高，从叶型三维计算效率达到97％。
9.四、本实用新型的高效小焓降叶型，设计不仅从提升叶型效率考虑，也兼顾了安全性。可使核电汽轮机的级效率提高0.5-1％，通流能力提高2-3％，从而使得机组在运行时有更高的效率，产生更多的经济效益。
10.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步地说明：
附图说明
11.图1是本实用新型叶型的流道结构示意图；
12.图2是实施例的内弧和背弧的结构示意图；
13.图3是叶型安装角、几何进汽角示意图；
14.图4是图3中i处放大图；
15.图5是叶型损失系数随攻角的变化曲线图；
16.图6是叶型损失系数随出口马赫数的变化曲线图。
具体实施方式
17.结合图1说明，一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，所述高效小焓降叶型由进气边1、背弧2、内弧3和出气边4组成，进气边1、背弧2、内弧3和出气边4首尾依次连接，背弧2为向外凸的曲线，内弧3为向内凹的曲线，进气边1和出气边4均为圆弧，出气边4的圆弧小于进气边1的圆弧，背弧2和内弧3分别靠近出气边4的曲线的曲率最小。
18.背弧2和内弧3分别靠近出气边的曲线的曲率最小，使得叶型的二次流、尾迹损失最小。
19.弧1和内弧3向出气边4缓慢收缩，在喉部位置平顺过渡，合理控制了喉部前后的流动，使得气流在流道中的折转增速更顺滑。为减小气流的撞击和漩涡损失，叶型在三维积叠上采用大尺度弯型。本实施方式在满足核电汽轮机运行安全性的同时最大限度减少叶型损失，提升叶片乃至整台机组的经济性，具有较好的应用前景和经济价值。本实方式的小焓降叶型相对传统叶型来说，一维设计上的焓降更合理，在数值上更小。
20.内弧3靠近出气边4的一侧为内直线3-1，背弧2靠近出气边4的一侧为外直线2-1，外直线2-1与进气边1之间为外凸弧线过渡，内直线3-1与进气边1之间为内凹弧线过渡。如此设置，使得叶型速度分布合理，大幅度地减少叶型损失，降低流动损失，同时兼顾强度及效率，是一种新型高效叶型。
21.进一步地，如图3和图4所示，叶型的安装角β为28
°‑
65
°
。叶型的几何进汽角α为55
°‑
90
°
。该叶型适应叶片气动参数三维流动，在保证叶型效率的同时，满足级间匹配和强度要求。更进一步地，叶型的安装角β为40
°
。叶型的安装角β为50
°
。叶型的安装角β为60
°
。叶型的几何进汽角α为60
°
。叶型的几何进汽角α为70
°
。叶型的几何进汽角α为80
°
。
22.如图5-图6所示，用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，更贴近核电汽轮机蒸汽的实际流动，不仅提高蒸汽在流道中的做功能力，也减少了蒸汽在流道中的流动损失。可使汽轮机的级效率提高0.5-1％，通流能力提高2-3％，从而使得机组在运行时有更高的效率，产生更多的经济效益。
23.本实用新型已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本实用新型技术方案范围。


技术特征：
1.一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，其特征在于：所述高效小焓降叶型由进气边(1)、背弧(2)、内弧(3)和出气边(4)组成，进气边(1)、背弧(2)、内弧(3)和出气边(4)首尾依次连接，背弧(2)为向外凸的曲线，内弧(3)为向内凹的曲线，进气边(1)和出气边(4)均为圆弧，出气边(4)的圆弧小于进气边(1)的圆弧，背弧(2)和内弧(3)分别靠近出气边(4)的曲线的曲率最小。2.根据权利要求1所述一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，其特征在于：内弧(3)靠近出气边(4)的一侧为内直线(3-1)，背弧(2)靠近出气边(4)的一侧为外直线(2-1)，外直线(2-1)与进气边(1)之间为外凸弧线过渡，内直线(3-1)与进气边(1)之间为内凹弧线过渡。3.根据权利要求1所述一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，其特征在于：叶型的安装角(β)为28
°‑
65
°
。4.根据权利要求1、2或3所述一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，其特征在于：叶型的安装角(β)为40
°
。5.根据权利要求1、2或3所述一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，其特征在于：叶型的安装角(β)为50
°
。6.根据权利要求1、2或3所述一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，其特征在于：叶型的安装角(β)为60
°
。7.根据权利要求2或3所述一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，其特征在于：叶型的几何进汽角(α)为55
°‑
90
°
。8.根据权利要求1、2或3所述一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，其特征在于：叶型的几何进汽角(α)为60
°
。9.根据权利要求1、2或3所述一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，其特征在于：叶型的几何进汽角(α)为70
°
。10.根据权利要求1、2或3所述一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，其特征在于：叶型的几何进汽角(α)为80
°
。

技术总结
一种用于核电汽轮机的高效小焓降叶型，所述高效小焓降叶型由进气边、背弧、内弧和出气边组成，进气边、背弧、内弧和出气边首尾依次连接，背弧为向外凸的曲线，内弧为向内凹的曲线，进气边和出气边均为圆弧，出气边的圆弧小于进气边的圆弧，背弧和内弧分别靠近出气边的曲线的曲率最小。本实用新型提高了蒸汽在流道中的做功能力，减少了蒸汽在流道中的气动损失。减少了蒸汽在流道中的气动损失。减少了蒸汽在流道中的气动损失。


技术研发人员：赵洪羽 关淳 李鸿博 翁振宇 潘春雨 王健 郭魁俊 张玥 历雪 邬晓静
受保护的技术使用者：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2022/3/11