Моделирование фильтрационного охлаждения тел на примере лопаток турбины ГТД

NovaInfo 46, с.34-36, скачать PDF
Опубликовано
Раздел: Технические науки
Просмотров за месяц: 2
CC BY-NC

Аннотация

Известные конструкции охлаждаемых лопаток газовых турбин характеризуются коэффициентом охлаждения К=0,1-0,6.Предлагается изготавливать такие лопатки с использование фильтрационного охлаждения ,при котором К повышается до 0,71.

Ключевые слова

ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ОХЛОЖДЕНИЕ, ОХЛАЖДАЕМАЯ ЛОПАТКА ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ

Текст научной работы

В современных ГТУ одной из проблем является невысокий коэффициент полезного действия (до 60%). Это связано с ограничением температуры газов в турбине. Рабочие лопатки турбин выполняются охлаждаемыми путем пропускания через полости лопаток холодных газов.

Эффективность охлаждения выражается коэффициентом глубины охлаждения:

\theta=\frac{T_g-T_l}{T_g-T_o} (1)

где Тg — температура торможения газа, омывающего лопатку, К; Тo — температура торможения охлаждающего воздуха на входе в лопатку, К; Тl — температура наружной поверхности лопатки, К.

Развитие систем охлаждения лопаток происходит путем усложнения систем каналов и других элементов внутренней полости турбинных лопаток С усложнением конструкции возросла глубина охлаждения лопаток. Если на первых охлаждаемых лопатках с прямоточной схемой θ = 0,1—0,2, то на лопатках с конвективно-пленочным охлаждением θ = 0,45— 0,5, а с циклонно-вихревым θ достигает 0,6.

Выявлен новый эффект теплоотдачи от полых металлических конструкций в охлаждающий газовый поток. Существо эффекта — в многократном уменьшении толщины ламинарного подслоя газа за счет изменения конструкции полости в лопатке.

В основу работы положены результаты эксперимента по охлаждению нагретой трубы, заполненной металлическими гранулами. Величина θ (1) для охлаждения трубы воздухом составила θ = 0,61, а при использовании гранул в полости трубы θ = 0,71.

Использование указанного эффекта предполагается при изготовлении лопаток по следующей технологии. Полость литой лопатки заполняется гранулами размером 0,5 — 0,15 мм, изготовленными из того же сплава, что и лопатка. Гранулы предварительно покрываются слоем высокотемпературного припоя.

Техническим результатом является уменьшение толщины ламинарного подслоя охладителя, что приводит к интенсификации теплоотдачи в охладитель и улучшению тепловых режимов.

Предлагаемая конструкция лопатки в сравнении с известными аналогами будет более жесткой, прочной, надежной, технологичной в изготовлении, а главное — интенсивное охлаждение лопатки снизит её температуру в сравнении с известными конструкциями охлаждаемых лопаток на 30 — 150 К, что позволит соответственно повысить температуру рабочих газов и КПД турбины.

Читайте также

Цитировать

Папушкин, М.А. Моделирование фильтрационного охлаждения тел на примере лопаток турбины ГТД / М.А. Папушкин, С.П. Серебряков. — Текст : электронный // NovaInfo, 2016. — № 46. — С. 34-36. — URL: https://novainfo.ru/article/6088 (дата обращения: 27.06.2022).

Поделиться