Последние ступени паровых турбин на малорасходных режимах, как уже указывалось, работают в условиях развитого корневого отрыва потока. В [8,11] показано, что на режимах с объемным расходом пара Gv2<0,1 отрывное течение занимает более 70% высоты рабочих лопаток последней ступени и распространяется на предшествующие ступени (см. рис. 1.2). Естественно, что на таких вентиляционных режимах имеет место подсасывание паровой или пароводяной среды лопатками последней ступени из тракта выходной патрубок-конденсатор (“насосный” эффект).
Рис. 6.1. Зона корневого отрыва (1) и подсос пара (2) в последней ступени на переменных режимах работы ЦНД турбин К-300-240 ЛМЗ и ХТГЗ
Рис. 6.2. Распределение величин относительных расходов пара по радиусу и относительное разрежение в межвенцовом зазоре последней ступени в вентиляционных режимах работы
Впервые количественная оценка эффекта подсоса лопатками последних ступеней была получена прямыми зондовыми измерениями в натурных исследованиях ЧНД конденсационных турбин К-300-240 ЛМЗ и ХТГЗ на Кармановской и Змиевской ГРЭС. На рис. 6.1 и 6.2 представлены обобщенные результаты, полученные при помощи комбинированных зондов в газодинамических исследованиях проточной части ЧНД этих турбин. На рис. 6.1 даны зависимости относительного объемного расхода пара 
подсасываемого лопатками последних ступеней, и величины зоны отрыва потока в рабочих лопатках
от универсальной характеристики режима работы ЧНД
-
объемный расход пара на номинальном режиме. Диапазон исследованных режимов составил
..1,1.
Важно отметить, что подсасывание пара (“насосный” эффект) наступает на режимах работы ЧНД при 
1, когда зона отрыва
. С уменьшением Gv2 (снижением массового расхода пара и ростом давления в конденсаторе) величина подсоса резко увеличивается и в режимах с
, являющихся чисто вентиляционными, достигает максимального и практически постоянного значения 8,7% от объемного расхода пара на номинальном режиме. Абсолютная величина массового расхода пара при полученном предельном значении подсасываемого объемного расхода зависит, естественно, от плотности пара, т.е. от давления в конденсаторе.
При расчетном давлении в конденсаторе массовый расход составит те же 8,7% от номинального, а с ухудшением вакуума величина подсасываемого массового расхода будет возрастать примерно пропорционально давлению в конденсаторе.
Физическая сущность процесса в последних ступенях на вентиляционных режимах, в частности, хорошо иллюстрируется полученными в указанных исследованиях локальным распределением величин относительных расходов пара 
по радиусу ступени и величиной разряжения
в межвенцевом зазоре (рис. 6.2).
Необходимо еще раз обратить внимание на то, что на режиме возникновения в ступени эффекта подсоса зона отрыва потока в лопатках занимает уже более 50%. Сопоставление зависимостей
важно еще и потому, что полностью снимает вопрос о влиянии процессной влаги на эрозионный износ выходных кромок рабочих лопаток, т.к. из-за вентиляционных потерь на режимах работы ЧНД при Gv2<0,3, пар, покидающий последнюю ступень, имеет значительную степень перегрева.
Столь позднее по величине Iотр появление “насосного” эффекта имеет четкое физическое обоснование и связано с возникновением и развитием корневого отрыва потока в ступени. Вначале, при снижении режимного параметра Gv2 до 0,8...0,85, возникает лишь подъем меридиональных линий тока в выходном сечении корневой зоны рабочих лопаток. При дальнейшем снижении Gv2 отрыв потока, увеличиваясь одновременно и в радиальном направлении, захватывает весь межлопаточный канал прикорневой области вплоть до входного сечения, распространяясь в последующем с уменьшением Gv2 до 0,2...0,25 на межлопаточные каналы направляющих лопаток. Естественно, что подсасываемая на вентиляционных режимах последних ступеней среда оказывает существенное влияние на охлаждение не только выхлопа, но и проточной части ЧНД турбины. Заметим, что газодинамические исследования требуют применения весьма сложной и трудоемкой методики, и приведенные выше результаты не могут быть в связи с этим получены для каждого типа эксплуатируемых турбин.
В то же время для теплофикационных турбин, ЧНД которых работают значительное время на малорасходных режимах, количественные данные по самоохлаждению имеют большое и важное практическое значение. Это заставило искать другие способы получения необходимых данных.
Различные исследования ЧНД с предельно малыми объемными расходами пара убедительно показали, что в вентиляционных режимах основным расходом пара отводится лишь часть теплоты, выделившейся в результате диссипации механической энергии. В качестве иллюстрации на рис. 6.3 приведены величины отношения доли теплоты, отводимой основным расходом пара, к общим потерям мощности в ступенях
где
- максимальная энтальпия пара в последней ступени и энтальпия пара перед ЧНД.
Рис. 6.3. Относительное количество теплоты, отводимое из ЧНД основным расходом пара:
Δ, О, X -ЧНД турбин ПТ-60/75-130/13, ПТ-135/165-130/15 (Т-185/220-130), Т-50/60-130,Т-180/210-130 соответственно
В соответствии с экспериментальными данными величина q в чисто вентиляционных режимах работы ЧНД различных турбин значительно меньше единицы и с ростом pK/G (или уменьшением Gv) снижается, стремясь к нулю.
Рис. 6.4. Минимальный объемный расход пара, подсасываемого в последнюю ступень из выходного патрубка (обозначения см. на рис. 6.3).
Необходимо отметить, что зависимость q (pK/G') для турбин с промежуточным перегревом пара может иметь экстремальный характер (рис. 6.3, турбина Т-180/210-130). Это обусловь лено тем, что режимы с относительно малыми pK/G реализуются при повышенных давлениях пара в камере нижнего теплофикационного отбора, а, значит, и при высоком уровне его температуры. В таких условиях tH оказывается больше
(см., например, рис. 5.9). Это приводит) к тому, что для перегретого пара
, т.е. величина q формально становиться отрицательной.
Анализ результатов исследований мощностных характеристик и теплового состояния ЧНД позволяет сделать вывод о том, что при возрастании противодавления одновременно с ростом вентиляционных потерь в ступенях увеличивается и количество охлажденного пара, подсасываемого в последнюю ступень из выходного патрубка.
Таким образом, имеет место эффект самовентиляции или самоохлаждения последней ступени, который может распространяться и на предыдущие ступени.
