谢伟亮, 王红涛, 竺晓程, 周代伟, 杜朝辉

(1.上海交通大学 机械与动力工程学院,上海 200240;2.上海电气电站设备有限公司汽轮机厂,上海 200240)

汽轮机低压排汽缸是连接末级透平和凝汽器的 通道,其扩压能力的优劣直接影响汽轮机组整机的性能.在凝汽器喉部真空度一定的情况下,低压排汽缸的扩压能力越强,汽轮机透平末级出口处的静压就越低,机组的可配置焓降就越高.研究表明:汽轮机的排汽损失在整机损失中占有相当大的比重[1].因此,改进排汽缸的气动设计,提高排汽缸扩压能力并降低其能量损失具有重要意义.

汽轮机的低压排汽缸主要由扩压器和蜗壳组成.根据以往的研究可知,气流流经扩压器和蜗壳时,在不同部位发生折转,其内部流动呈现出复杂的三维旋涡结构.图1为汽轮机低压排汽缸的三维流线图.从图1可以清楚地观察到从排汽缸蜗壳顶部产生的端部涡、分离涡和扩压器出口的流动结合,共同形成了排汽缸蜗壳出口内的通道涡.旋涡结构不但造成了能量的耗散,使排汽损失增加,效率降低,而且旋涡的存在使流动发生拥堵,减少了排气通道的有效通流面积,进而降低了排汽缸的扩压能力.因此,改变汽轮机低压排汽缸的旋涡结构,使旋涡减弱,就能有效提高排汽缸的整体性能.

图1 汽轮机低压排汽缸的三维流线图Fig.1 3D stream line in the exhaust hood

以往有关排汽缸的研究主要集中在排汽缸内部流场的分析[2-3]和通过优化排汽缸结构来改善……