Improving the efficiency of radial-axial rotors of turbine stages through the use of complex lean of trailing edges

Abstract

The influence of shape of the blade trailing edges on the flow patterns and integral flow characteristics of the radial-axial turbine rotors is investigated. Also a modified analytical method of design of spatial blades of radial-axial rotors with complex lean of leading and trailing edges is proposed. A radial-axial rotor designed for a turboexpander unit of a complex gas treatment plant working in a gas condensate field is chosen as an object of investigations. Three types of rotors are considered having the same geometry of meridional contours, but differing in shape of blade trailing edges. In the first variant of the rotor its blades have radial trailing edges, in the second variant the trailing edges are straight with circumferential lean, and in the third variant they are designed in the form of arcs leaned in the circumferential direction. It is shown that the application of complex lean of trailing edges of low-loaded radial-axial rotor blades allows us to increase the flow efficiency by 3.1% compared with the rotor blades having radial trailing edges.

Проведено исследование влияния формы выходной кромки на структуру потока и интегральные характеристики проточной части, а также предложен модифицированный аналитический метод задания пространственных радиально-осевых рабочих колес (РК) со сложными навалами входных и выходных кромок. В качестве объекта исследования выбрано радиально-осевое РК, предназначенное для турбины турбодетандерного агрегата установки комплексной подготовки газа, работающей на одном из газоконденсатных месторождений. Рассмотрено три типа РК, имеющих одинаковую геометрию меридиональных обводов, но отличающихся формой выходных кромок. В первом варианте РК выходные кромки радиальные, во втором – прямые с окружным навалом, а в третьем – в виде дуги, наваленной в окружном направлении. Показано, что использование сложного навала выходных кромок низконагруженного радиально-осевого РК позволило повысить КПД на 3,1% по сравнению с конструкцией с радиальными выходными кромками

Запропоновано модифікований аналітичний метод задання просторових радіально-осьових робочих коліс зі складними навалами вхідних і вихідних кромок. Досліджено вплив форми навалу вихідних кромок лопаток радіально-осьових робочих коліс на їх ефективність. Показано, що використання складного окружного навалу вихідних кромок дозволяє забезпечити істотне підвищення коефіцієнта корисної дії низьконавантажених радіально-осьових робочих коліс.