Охлаждение турбинных лопаток конвективное

Различают три способа охлаждения турбинных лопаток путем конвективного теплообмена, пленочного (заградительного) и пористого охлаждения. [c.190]

При конвективном охлаждении турбинных лопаток (рис. 28) охлаждающий воздух подводится через систему трубопроводов, полостей и отверстий к лопатке и, протекая во внутренних полостях лопатки, охлаждает металл стенок, а затем выпускается в газовый поток, движущийся в проточной части турбины. При этом способе охлаждения в пере лопатки выполняются с помощью точного литья или штамповки с вытяжкой полости в виде каналов сложной конфигурации. Подвод охлаждающего воздуха осуществляется к торцам сопловой лопатки или замку рабочей лопатки, а выпуск нагретого воздуха возможен в выходную кромку или вблизи нее на вогнутой поверхности для сопловых и рабочих лопаток, а также через периферийные торцевые поверхности для рабочих лопаток. В турбинах практически всех новых двигателей применены конструкции сопловых и рабочих лопаток, обеспечивающие для заданного уровня термодинамических параметров и свойств материала лопатки наиболее эффективное использование охлаждающего воздуха (радиальная, петлевая, многоходовая и другие схемы). В таких схемах существует постоянный перепад давления между входом и выходом воздуха и увеличение расхода воздуха сказывается только на температуре охладителя. Наконец, при больших расходах охлаждающего воздуха изменение его температуры и влияние этого изменения на температуру лопатки Т ет становится небольшим. [c.53]

Лопатки четырехступенчатой турбины изготовлены из сплавов на никелевой основе методом точного литья по выплавляемым моделям. Рабочая лопатка первой ступени монокристаллическая, рабочие лопатки второй и третьей ступеней литые, равноосной структуры. Охлаждение рабочих лопаток конвективно-пленочное. Сопловые лопатки все литые, равноосной структуры, с конвективно-пленочным охлаждением и подачей охлаждающего воздуха через дефлектор (см. рис. 13.9, г). Все поверхности лопаток, как внутренние, так и наружные, защищены специальными покрытиями. [c.431]

Опыт показал, что при Г1 1650 К все способы охлаждения турбинных лопаток турбовентиляторного двигателя приблизительно равнозначны. Техника конвективного охлаждения, по-видимому, исчерпала свои возможности, и требуются крупные технологические достижения для дальнейшего существенного повышения температуры газа на входе в турбину. [c.272]

При конвективном охлаждении лопаток охлаждающий воздух проходит по специально выполненным каналам внутри лопатки и выпускается в проточную часть турбины. Некоторые схемы охлаждения рабочих лопаток показаны на рис. 11.3 и 11.4 (схемы охлаждения сопловых лопаток аналогичны). [c.190]

На рис. 11.9 приведены расчетные зависимости потребного расхода воздуха на охлаждение всей турбины (с учетом охлаждения дисков и подшипников) от температуры газа перед турбиной для конвективно-пленочного и пленочного охлаждения при двух значениях степени повышения давления воздуха в компрессоре Яко = 20 и 40. Эти зависимости получены в результате расчетов потребного расхода воздуха на охлаждение турбин с использованием приведенной на рис. 11.8 зависимости 0 = [ (О хп) принятой температуры лопаток ((Тл.о.а = 1270 К и Г л г s = = 1070 К). [c.195]

Интенсивность охлаждения лопаток турбины с конвективным охлаждением зависит от теплового потока, проходящего через стенку лопатки, от термодинамических свойств газа и коэффициента теплоотдачи. Тепловой поток, в свою очередь, определяется теплофизическими параметрами охлаждающего воздуха и скоростью его движения в полости лопатки. Интенсификация теплоотдачи со стороны охладителя, т. е. воздуха, может существенно увеличить эффективность системы конвективного охлаждения лопаток. [c.56]

Существуют следующие способы охлаждения лопаток ГТ. При относительно невысоких начальных температурах газа применяют систему с внутренним конвективным воздушным охлаждением и продольно-петлевым движением воздуха. После перемещения по внутренним каналам лопаток воздух выпускается через их выходные кромки (рис. 4.34). Такой способ позволяет обеспечить снижение температуры наружной поверхности стенок лопаток на 150 °С. Аналогичные результаты могут быть достигнуты при организации так называемого отражательного охлаждения стенок лопаток. Конструкция с применением дефлекторов и поперечным течением охлаждающего воздуха позволяет интенсифицировать теплообмен. Воздух подается в хвостовик лопатки с выпуском его через щели в выходной кромке и далее в проточную часть турбины. [c.112]

На рис. 9.7 была представлена конвективно охлаждаемая лопатка, однако характер распределения полей температуры в ней показателен для большинства турбинных лопаток. Теплопередача высока в области входной кромки, низка там, где пограничный слой ламинарный (хотя в следующем разделе будет показано, что это положение для вогнутого корытца профиля не такое уж бесспорное), и высока там, где пограничный слой турбулентный. Такое распределение теплопередачи приводит к значительной неравномерности температур металла, что вызывает серьезные проблемы, связанные с термическими напряжениями. Главная цель охлаждения лопатки заключается в том, [c.274]

Кроме жидкостных ракетных двигателей, конвективное охлаждение используется также при создании высокотемпературных турбин и высотной радиоаппаратуры. Для охлаждения лопаток газотурбинного двигателя возможно использование разомкнутой воздушной системы или замкнутой жидкостной системы. Для охлаждения радиоаппаратуры можно применять разомкнутую воздушную систему или конвективное испарительное охлаждение. [c.467]

На рис. 11.8 приведено сравнение эффективности различных схем воздушного охлаждения лопаток авиационных газовых турбин. Видно, что наибольшую эффективность обеспечивает пористое охлаждение, наименьшую — конвективное. [c.195]

Пленочное охлаждение в сочетании с конвективным позволяет увеличить эффективность охлаждения при умеренных расходах охлаждающего воздуха и широко применяется для наиболее нагретых частей сопловых и рабочих лопаток высокотемпературных турбин, Б частности входных кромок и вогнутых поверхностей лопаток, а также торцевых поверхностей межлопаточных каналов (рис. 32). [c.57]

Турбина компрессора имеет сопловые лопатки первой ступени с конвективно-пленочным охлаждением и конвективное охлаждение лопаток других венцов. Сопловые лопатки турбины составлены из секторов по две лопатки, что позволяет заменять поврежденные лопатки без разборки всего соплового аппарата, а также уменьшает утечки воздуха по стыкам полок. Турбина вентилятора не охлаждается. Сопловые лопатки ее устанавливаются сегментами, так же, как и в турбине компрессора. Рабочие лопатки турбины имеют бандажные полки и могут заменяться в роторе прямо на самолете. Вся турбина вентилятора представляет собой отдельный блок. Реактивное сопло внутреннего контура — нерегулируемое, с центральным телом, сопло внешнего контура — кольцевое. [c.127]

Турбина компрессора — двухступенчатая, с интенсивно охлаждаемыми сопловыми и рабочими лопатками, для чего в сопловом аппарате первой ступени применено конвективно-пленочное охлаждение, а в рабочем колесе этой ступени кроме конвективного охлаждения — струйное охлаждение внутренней поверхности входных кромок лопаток с помощью дефлекторов (рис. 30,6). Турбина вентилятора — четырехступенчатая, неохлаждаемая. [c.146]

Турбина — четырехступенчатая сопловой аппарат 1-й ступени имеет конвективно-пленочное охлаждение воздухом, отбираемым из-за компрессора сопловые аппараты 2-й и 3-й ступеней имеют конвективное охлаждение сопловой аппарат 4-й ступени — неохлаждаемый. Конструкция сопловых аппаратов обеспечивает возможность замены пакетов как сопловых, так и рабочих лопаток без разборки всего двигателя. [c.372]

Интенсификация теплоотдачи в охлаждающий воздух увеличивает эффективность системы конвективного охлаждения лопаток. С этой целью в охлаждаемых лопатках турбин применяются различные конструктивные решения. [c.159]

Использование рациональной пространственной конфигурации профильной части лопаток — пера 1 — с весьма развитой системой конвективно пленочного охлаждения выпуклой и вогнутой поверхностей и особенно входной части профиля обеспечивает высокую эффективность работы турбины. Этому способствует и теплозащитное покрытие 6 на омываемых газом поверхностях полок 2 и 3, что позволило исключить систему их пленочного охлаждения — сэкономить расход охлаждающего воздуха. [c.180]

Наиболее распространенным способом тепловой защиты является конвективное охлаждение теплонапряженной поверхности. В этом случае поверхность омывается с одной стороны высокотемпературным потоком газа и охлаждается жидкостью или газом с другой стороны (рис. 18.1). Конвективное охлаждение широко используется для тепловой защиты камер сгорания и сопел жидкостных ракетных двигателей, лопаток и дисков турбин газотурбинных реактивных двигателей, оптических систем лазерных установок. [c.428]

На рис. 18.5 приведена схема охлаждения цилиндрической камеры сгорания воздушно-реактивного двигателя. Для тепловой защиты стенки камеры сгорания на наружной ее поверхности организуется конвективное охлаждение, а на внутренней (со стороны горячего потока газа) реализуется заградительное охлаждение посредством подачи холодного воздуха через цилиндрическую щель. Заградительное охлаждение лопаток газовых турбин организуется, как правило, посредством подачи охлаждающего воздуха через систему отверстий (рис. 18.6). [c.431]

Турбинные лопатки изготовляются из различных сплавов с использованием разнообразных технологий. Лопатки с конвективным охлаждением могут изготавливаться штамповкой или литьем. Отверстия в штампованных лопатках проделываются обычно электрохимическими методами. Технология точного литья с разрушающимися стержнями предоставляет широкие возможности для изготовления каналов системы охлаждения самой различной формы можно использовать керамические стержни и получать каналы змеевидной формы. Хотя литые лопатки предпочтительны в случае более высоких температур и использования усложненной конфигурации каналов системы охлаждения, очень трудно добиться, чтобы материал, из которого они изготовлены, имел необходимый предел усталости. В решении этой проблемы технологи добились существенных успехов. Примерами этого могут служить использование моно-кристаллических сплавов для изготовления лопаток, что позволяет значительно повысить их пластичность, а также применение эвтектических сплавов с направленной кристаллизацией. [c.271]

Рассмотренные схемы внутреннего конвективного охлаждения могут обеспечить длительную работу лопаток при температурах газа не более 1450. .. 1500 К- При более высоких температурах газа необходимо применять более сложные комбинированные схемы охлаждения, где наряду с внутренним используется также внешнее, так называемое пленочное охлаждение (рис. 11.5). При пленочном охлаждении вокруг лопатки за счет вдувания охлаждающего воздуха создается заградительная пленка, что уменьшает теплоотдачу от горячих газов к лопаткам. При этом необходимо иметь в виду, что пленочное охлаждение, естественно, сопровождается и конвективным теплообменом. Так, например, лопатки с комбинированным конвективно-пленочным охлаждением турбины ТРДД TF-39, по данным фирмы Дженерал Электрик, обес- [c.191]

Применение в первых ступенях турбинных лопаток специальных термозащитных и антикоррозионных покрытий вносит определенную специфику в процесс их охлаждения (рис. 4.42). Обычно эти покрытия состоят из двух слоев поддерживающего и термобарьерного (термозащитного). Процесс сохранения температуры металла лопаток на определенном уровне состоит из отдельных этапов, включающих конвективный, отражательный и пленочный способы охлаждения. [c.118]

Характерные особенности закрученного потока наиболее полно подходят для создания эффективной схемы конвективных и конвективно-пленочных систем охлаждения лопаток проточной части ГТД. В турбинных двигателях IV—VI поколений прослеживается тенденция использования больших степеней понижения давления газа в ступени (я > 2), что обусловливает возможность применения вихревых энергоразделителей (ВЭ) в охлаждаемых лопатках. По прогнозу к 2000 г. будут вводиться в эксплуатацию перспективные двухконтурные турбореактивные двигатели со степенью повышения давления в компрессоре до л = 60, с последней центробежной ступенью компрессора и противоточной камерой сгорания в этом случае на охлаждение соплового аппарата второй ступени удобно подвести воздух высокого давления из внутреннего кожуха камеры сгорания, и использование ВЭ становится перспективным. [c.367]

Этот метод интенсификации позволяет с помощью однофазного теплоносителя охлаждать сплошную стенку, подверженную воздействию больших тепловых потоков, например при конвективном охлаждении стенок ракетных двигателей (рис. 1.8) и лопаток их газовых турбин, элементов электронной аппаратуры и других теплонапряженных устройств. В частности, за счет охлаждения прокачкой воды через проницаемую подложку может быть обеспечена надежная рабрта лазерного отражателя. Такой способ охлаждения в настоящее время - единственный при малых размерах или сложной форме нагреваемых конструкций, в которых невозможно выполнить каналы для охладителя. Например, лопатки малых газовых турбин ракетньи двигателей с максимальной толщиной профиля порядка 3 мм, хордой около 2 см и длиной от 1 до 2 см обычно не охлаждаются, что ограничивает температуру газового потока и эффективность таких турбин. Изготовление лопаток из волокнистого металла 1 (рис. 1.9), покрытого снаружи тонким герметичным слоем керамики 2 и охлаждаемого продольным потоком газа, вытекающего через вершину, позволяет снять эти ограничения. [c.12]

Турбина компрессора имеет две ступени, причем из-за высокой температуры газа применены охлаждаемые сопловые и рабочие лопатки обеих ступеней. Для достижения требуемых работоспособности и ресурса используется сочетание пленочного и конвективного охлаладения, что позволяет получить невысокую температуру материала лопаток (около 1070 К), несмотря на высокую Г. Конструктивные схемы сопловых и рабочих лопаток ДТРД F6-50A, подобных лопаткам двигателя TF39, и описание процесса охлаждения приведено ранее (см. гл. II и рис. 27, 32). [c.124]

Турбина высокого давления — охлаждаемая. Сопловые лопатки— двухполостные, имеют конвективно-пленочное охлаждение выпуклой и вогнутой поверхностей при увеличенной подаче охлаждающего воздуха к задней кромке этих лопаток. Рабочие лопатки также конвективно-пленочной схемы охлаждения. По данным фирмы, примененная система охлаждения обеспечивает среднюю температуру металла лопаток турбины двигателя RB.211 на уровне температуры металла лопаток более ранних двигателей фирмы Роллс-Ройс , несмотря на то что температура газа в двигателе RB.211 существенно выше. [c.142]

Газовая турбина ГТУ имеет четыре ступени, ротор турбины дисковый. Диски отцентрованы хиртовым зацеплением и стянуты между собой 12 болтами на промежуточном радиусе. Каждая лопатка может быть вынута и заменена без выемки ротора. Лопатки первых трех ступеней охлаждаются воздухом. Часть воздуха после компрессора выводится из КС, охлаждается в теплообменнике с использованием теплоты для подогрева топлива, фильтруется и направляется для охлаждения и уплотнения ротора, охлаждения дисков и рабочих лопаток. Сопловые лопатки первой ступени охлаждаются воздухом после компрессора, отбираемым также из КС. При этом применяется комбинированное пленочное и конвективное охлаждение. [c.252]

В настоящее время у охлаждаемых рабочих лопаток высокотемпературных турбин при Гг = ( 600. .. 1650) К с конвективнопленочным охлаждением 6р, достигает значения 0,4, дефлек-торных — 0,35. При меньших температурах (Т 1400. .. 1450 К) с конвективным охлаждением 0р. составляют 0,3 (при канальнорадиальном конструктивно-схемном решении [151). [c.159]

Турбина двухроторного ТРДД СР6-6 двухступенчатая, высокотемпературная, охлаждаемая. Рабочие лопатки первой ступени литые, установлены в пазах диска попарно (рис, 4.29). Лопатки выполнены с конвективно-пленочным охлаждением в многоканальном варианте с комбинированным движением воздуха (каналы 4 — с радиальным, каналы 5 — с петлевым и <3 — с полупетлевым движением воздуха (см, рис. 4.24, а). Вход воздуха во внутреннюю полость 8 удлиненных хвостовиков осуществляется по четырем каналам 9 одной из лопаток. В каждую лопатку этот воздух входит через три разного размера отверстия 7, обеспечивая тем самым его количественное распределение. Внутренняя поверхность литых каналов имеет грубо шероховатую поверхность, что способствует лучшей теплоотдаче от стенки в охлаждающий воздух. Отверстия малого диаметра для создания заградительного пленочного охлаждения передней 1 и задней 6 кромок выполняются электроэрозионным способом. [c.168]

Сопловые лопатки турбины РВД ТРДД первой (рис. 4.37, а) и второй (рис. 4.37, б) ступеней выполнены спаренными. Лопатки 1 первой ступени отливаются индивидуальной свариваются попарно с провариванием полок на половинную глубину, что позволяет легко отделять лопатки при ремонте. Во внутреннюю полость профиля, разделенную на две части перегородкой 4, вставляются дефлекторы бив, внутрь которых подается (стрелки 13 и 14) охлаждающий воздух и через систему малых отверстий 7 я 12 выходит в зазоры между дефлекторами и стенками лопаток и далее через системы перфораций 16 а 18 п щелей 2 из полости 11 на поверхность профиля, обеспечивая конвективно пленочное охлаждение лопаток. Наличие зазора между дефлекторами и стенкой лопатки гарантируется выштамповками 9. [c.179]

Турбина высокого давления 5 — одноступенчатая, вы-соконагруженная. Лопатки соплового аппарата отлиты из кобальтового сплава с направленной кристаллизацией. Конвективно-пленочное охлаждение лопаток соплового аппарата обеспечивает их надежную работу при высоких температурах газа перед, турбиной. Рабочие лопатки турбины изготовлены из никелевого сплава с направленной кристаллизацией. Лопатки рабочего колеса безбандажные, охлаждаемые воздухом. [c.72]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...