JPS6048603B2 - Turbine nozzle - Google Patents

Turbine nozzle

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JPS6048603B2
JPS6048603B2 JP10230278A JP10230278A JPS6048603B2 JP S6048603 B2 JPS6048603 B2 JP S6048603B2 JP 10230278 A JP10230278 A JP 10230278A JP 10230278 A JP10230278 A JP 10230278A JP S6048603 B2 JPS6048603 B2 JP S6048603B2
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JP
Japan
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nozzle
turbine
bent
water
flow
Prior art date
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Expired
Application number
JP10230278A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5529064A (en
Inventor
達雄 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は飽和した熱水と乾き蒸気との二相流をタービン
動翼に噴射させるトータルフロータービン用ノズルに係
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a nozzle for a total flow turbine that injects a two-phase flow of saturated hot water and dry steam onto turbine rotor blades.

飽和した熱水にわすかに乾き蒸気(飽和蒸気)を含んだ
二相流で作動するトータルフロータービンでは蒸気中に
含まれている水滴の大きさが小さい程効率が良いとされ
ている。
In a total flow turbine that operates with a two-phase flow containing saturated hot water and slightly dry steam (saturated steam), it is said that the smaller the size of water droplets contained in the steam, the better the efficiency.

たとえば70%の効率を得るには1ミクロン以下の水滴
となることが必要であり、この水滴の微粒化は二相ノズ
ルによつて行なわれている。従来は第1図に示したよう
に水平部1の途中を極端に挾めたスロート部2と、その
先端を徐々に拡開させたテーパ部3とを有する単純ラバ
ールノズルによつて水滴の微細化を行つている。
For example, in order to obtain an efficiency of 70%, it is necessary to form water droplets of 1 micron or less, and the atomization of these water droplets is carried out using a two-phase nozzle. Conventionally, as shown in Fig. 1, water droplets are miniaturized using a simple Laval nozzle that has a throat part 2 that is extremely sandwiched in the middle of a horizontal part 1, and a tapered part 3 that gradually widens at its tip. is going on.

しカルながら、この単純ラバールノズルでは水滴を微細
化する効果が少ない欠点があるため、第2図に示したよ
うにラバールノズルのスロート部2にスリット4を設け
、このスリット4を通して飽和水分を、水平部1の中央
から飽和蒸気を導入させる方式が考えられている。この
第2図の方式では水滴は非常に小さくできるが、反面飽
和水と飽和蒸気の二相流に分離するために特別の分離器
5を必要とするので装置が大形化しかつ分離するために
余分の工程を必要とする欠点がある。本発明は上記欠点
を除去し、特別の分離器を使用することなく飽和水分と
飽和蒸気分とを分離し、ノズルのスロート部でそれらを
混合させることによつて小さな水滴を含む超音速を実現
するトータルフロータービン用ノズルを提供することを
目的とする。
However, this simple Laval nozzle has the disadvantage that it has little effect on making water droplets fine, so a slit 4 is provided in the throat part 2 of the Laval nozzle as shown in Fig. A method is being considered in which saturated steam is introduced from the center of the tube. In the method shown in Fig. 2, the water droplets can be made very small, but on the other hand, a special separator 5 is required to separate the two-phase flow of saturated water and saturated steam, which increases the size of the device and makes it difficult to separate the water droplets. It has the disadvantage of requiring extra steps. The present invention eliminates the above drawbacks, separates saturated moisture and saturated steam without using a special separator, and mixes them at the throat of the nozzle, thereby achieving supersonic speed containing small water droplets. The purpose of the present invention is to provide a nozzle for a total flow turbine.

すなわち、本発明は飽和した熱水に乾き蒸気を含んだ二
相流で作動するトータルフロータービン用ノズルにおい
て、前記ノズルのスロート部に曲折した流路ダクトを接
続しかつそのダクト内に該曲折部から下流口のノズルの
スロート部までにわたつて隔壁板を挿着してなることを
特徴とするタービン用ノズルである。
That is, the present invention provides a nozzle for a total flow turbine that operates with a two-phase flow containing saturated hot water and dry steam, in which a bent flow path duct is connected to the throat portion of the nozzle, and the bent portion is provided in the duct. This turbine nozzle is characterized in that a partition plate is inserted from the nozzle to the throat of the nozzle at the downstream opening.

以下第3図から第6図を参照しながら本発明に係るター
ビン用ノズルの1実施例を説明する。
An embodiment of a turbine nozzle according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 to 6.

第3図において、テーパー状に拡関したノズル10の先
端にはタービン動翼8に対向して小さい水滴を含む超音
速で混合流を噴射するΞ角状のコーン11が接続ダクト
12を介して連接され、またノズル10の後端スロート
部13にはほぼS字状に曲折した流路ダクト14が接続
されている。この流路ダクト14は第4図および第5図
に拡大して示したようにノズル10のスロート部10に
接続される端部から曲折した部分15と下方から上方へ
曲折した部分16を有し、各曲折した部分15と16の
内壁面にそれぞれの形状に合致した曲率を有する第1の
隔壁板17および第2の隔壁板18が挿着し固定されて
いる。なお、第4図は第3図における円形部Aを拡大し
て示す縦断面図で、第5図は第4図を下面から見た横断
面図であり、また第6図は第4図を線図的にして二相流
の流れの状態を説明するための概念図である。しかして
、上記タービン用ノズルにおいて、流路ダクト14の入
口19から飽和水と飽和蒸気との二相流を流入すると二
相流は曲折部15,16で遠心力によつて水分と蒸気分
とに分離し、分離された水分は隔壁板17,18とダク
トとの内面間に形成される飽和水通路20,21内を通
つてノズル10のスロート部13に熱水として導かれる
。このときダクト14の中央部の流路には殆んど蒸気分
だけが流れる。(第6図参照)なお、図中♀印は液滴を
、斜線部は飽和水を、矢印Aは飽和水流を、矢印Bは飽
和蒸気流を示している。液滴が微粒化するメカニズムは
水と蒸気との間に大きい温度差があり、沸騰する効果に
よるものが最も大きい。したがつて、ノズル10のスロ
ート部13て膨張して温度が低下した蒸気に熱水を入射
させると最も効果的になる。以上説明したように本発明
によれば、飽和した熱水にわずかに乾き蒸気を含んだ二
相流で作動するトータルフロータービンにおいて、ター
ビン動翼に噴射するノズルのスロート部に曲折したダク
トを接続し、そのダクトの曲折部に隔壁板を挿着して二
相流中の飽和水を微粒子化し小さい液滴を含む超音速流
を噴射させることにある。
In FIG. 3, at the tip of the tapered nozzle 10, there is a Ξ-angular cone 11 that injects a mixed flow containing small water droplets at a supersonic speed, facing the turbine rotor blade 8, through a connecting duct 12. A flow path duct 14 bent in a substantially S-shape is connected to the rear end throat portion 13 of the nozzle 10 . As shown in enlarged form in FIGS. 4 and 5, this flow path duct 14 has a portion 15 bent from the end connected to the throat portion 10 of the nozzle 10 and a portion 16 bent from the bottom to the top. A first partition plate 17 and a second partition plate 18 having curvatures matching the shapes of the respective bent portions 15 and 16 are inserted and fixed to the inner wall surfaces of the bent portions 15 and 16, respectively. 4 is an enlarged vertical cross-sectional view of the circular portion A in FIG. 3, FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4 viewed from below, and FIG. It is a conceptual diagram for diagrammatically explaining the state of a two-phase flow. In the above-mentioned turbine nozzle, when a two-phase flow of saturated water and saturated steam is introduced from the inlet 19 of the flow path duct 14, the two-phase flow is divided into water and steam components by centrifugal force at the bent portions 15 and 16. The separated water is guided as hot water to the throat portion 13 of the nozzle 10 through saturated water passages 20, 21 formed between the partition plates 17, 18 and the inner surfaces of the duct. At this time, almost only steam flows through the flow path in the center of the duct 14. (See FIG. 6) In the figure, ♀ indicates droplets, hatched areas indicate saturated water, arrow A indicates saturated water flow, and arrow B indicates saturated steam flow. The mechanism by which droplets become atomized is that there is a large temperature difference between water and steam, and the most significant one is the boiling effect. Therefore, it is most effective to inject hot water into the steam whose temperature has decreased by expanding through the throat portion 13 of the nozzle 10. As explained above, according to the present invention, in a total flow turbine that operates with a two-phase flow containing saturated hot water and a slight amount of dry steam, a bent duct is connected to the throat of the nozzle that injects water to the turbine rotor blades. The purpose of this method is to insert a partition plate into the bent part of the duct to atomize the saturated water in the two-phase flow and inject a supersonic flow containing small droplets.

したがつて、従来のように二相流を分離する特別な分離
器を必要とすることなく容易に高効率で超音速流をつく
ることができる。
Therefore, a supersonic flow can be easily created with high efficiency without requiring a special separator for separating two-phase flows as in the past.

なお、従来の単なるラバールノズルから二相流を噴出す
ると25気圧の場合液滴の直径は2ミクロン程度であり
、また川気圧になると4ミクロンとなる。
Note that when a two-phase flow is ejected from a conventional simple Laval nozzle, the droplet diameter is about 2 microns at 25 atmospheres, and 4 microns at river pressure.

トータルフロータービンで高効率を得るには液滴の直径
を1ミクロン以下にする必要があるが、本発明において
はそれが容易に達成できる。また、本発明では低圧の二
相流でも小さな液滴を含む超音速流をつくることが可能
である。本発明は上記実施例に限定されることなく、第
4図における曲折部16および隔壁板17を省略して曲
折部15のみとしたダクトによりノズルの一方向のみに
分を導きスロート部に導入することもできる。また、曲
折部は単数でも複数でも良いが多ければそれだけ効果的
であり、隔壁板の形状は特に曲折部の形状に合致させる
必要はなく飽和水流の通路を形成するならば限定される
ものでない。図面の簡単な説明第1図および第2図は従
来のタービン用ノズルを示す縦断面図、第3図から第6
図までは本発明に係るタービン用ノズルの1実施例を示
すための図で、第3図はタービン用ノズル全体の構成を
示す斜視図、第4図は第3図の円形部Aを拡大して示す
縦断面図、第5図は第4図の横断面図、第6図は第4図
におけるダクト内を流れる二相流の状態を線図的に示す
概念図である。
In order to obtain high efficiency in a total flow turbine, it is necessary to reduce the diameter of the droplets to 1 micron or less, which can be easily achieved in the present invention. Further, in the present invention, it is possible to create a supersonic flow containing small droplets even in a low-pressure two-phase flow. The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but the bent portion 16 and partition plate 17 in FIG. You can also do that. Further, the number of bent parts may be single or plural, but the more the number, the more effective it is, and the shape of the partition plate does not have to match the shape of the bent part, and is not limited as long as it forms a passage for saturated water flow. Brief Description of the Drawings Figures 1 and 2 are vertical sectional views showing conventional turbine nozzles, and Figures 3 to 6 are longitudinal sectional views showing conventional turbine nozzles.
The figures up to the figure are diagrams showing one embodiment of the turbine nozzle according to the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing the overall configuration of the turbine nozzle, and FIG. 4 is an enlarged view of the circular part A in FIG. 3. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4, and FIG. 6 is a conceptual diagram diagrammatically showing the state of the two-phase flow flowing in the duct in FIG. 4.

1 ・・・水平部、2・・・スロート部、3・・・テー
パ部、4・・・スリット、5・・・分離器、8・・・動
翼、10・・・ノズル、11・・・コーン、12・・・
接続ダクト、13・・・スロート部、14・・・流路グ
クト、15,16・・・曲折部、17,18・・・隔壁
板、19・・・入口、20,21・・・飽和水通路。
1... Horizontal part, 2... Throat part, 3... Taper part, 4... Slit, 5... Separator, 8... Moving blade, 10... Nozzle, 11...・Corn, 12...
Connection duct, 13... Throat part, 14... Channel groove, 15, 16... Bent part, 17, 18... Partition plate, 19... Inlet, 20, 21... Saturated water aisle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 飽和した熱水に乾き蒸気を含んだ二相流で作動する
トータルフロータービン用ノズルにおいて、前記ノズル
のスロート部に曲折した流路ダクトを接続しかつそのダ
クト内に該曲折部から下流口のノズルのスロート部まで
にわたつて隔壁板を挿着してなることを特徴とするター
ビン用ノズル。
1. In a total flow turbine nozzle that operates with a two-phase flow containing saturated hot water and dry steam, a bent flow path duct is connected to the throat portion of the nozzle, and a downstream outlet from the bent portion is connected to the throat portion of the nozzle. A turbine nozzle characterized by having a partition plate inserted all the way to the throat of the nozzle.
JP10230278A 1978-08-24 1978-08-24 Turbine nozzle Expired JPS6048603B2 (en)

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JPS5529064A JPS5529064A (en) 1980-03-01
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