Охлаждение лопаток

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]

При расчетах принимают стандартное значение температуры Т] = 288 К. С увеличением температуры перед турбиной Тз эффективность ГТУ повышается. Значение Тз определяется свойствами материалов рабочих лопаток турбины и совершенством системы охлаждения лопаток. В настоящее время изготовляют и эксплуатируют ГТУ, имеющие начальную температуру перед турбиной Тз = 1250 4-1450 К, в стадии разработки находятся ГТУ с начальной температурой Тз = 1700 4-1800 К 33]. [c.152]

Параметры рабочего тела в установке очень высокие перед ТВД Т = = 1573 К, перед ТНД Т = 1444 К общая степень повышения давления Як 55. Расчетный КПД установки 38 -ь39 %. Она предназначена для работы в составе ПГУ. Для обеспечения работоспособности турбин при высоких Т обе ступени двухступенчатой ТВД и первые две ступени четырехступенчатой ТНД выполнены охлаждаемыми. Воздух для охлаждения лопаток этих [c.197]

В газовую турбину поступает газ из камер сгорания с высокой температурой торможения Т] и статической температурой Ги поэтому в газовых турбинах лопатки работают в более тяжелых условиях, чем в компрессорах. В связи с этим возникают важные задачи охлаждения лопаток и дисков турбин и обеспечения прочности и долговечности турбинных дисков и лопаток ). [c.112]

Потери от охлаждения лопаток. В высокотемпературных газовых турбинах принимают ступени с охлаждаемыми лопатками. При этом возникают потери из-за отвода теплоты от газа, вследствие смешения охлаждающего тела с газом, ухудшения формы профиля лопаток и т. п. Указанные потери обычно оценивают по опытным данным. [c.141]

При воздушном охлаждении лопаток (Сох = 0,02) [c.279]

ПГТУ выполняются по различным схемам, но все они преследуют одну цель — расширить температурный интервал за счет высокотемпературной газотурбинной надстройки , а также соединить другие достоинства ПТУ и ГТУ. КПД зависит от схемы и параметров РТ, при температуре перед газовой турбиной 1100— 1200° С (применяется жидкостное охлаждение лопаток) он может достигать значений 50% и выше. [c.160]

Термоусталостный режим реализуется, например, в передней кромке сопловой лопатки. Возможно распределение температур (при охлаждении лопаток), при котором наиболее опасное НДС, определяемое сочетанием циклов температуры и упругопластической деформации, возникает в центральной части сечения лопатки (у границ каналов охлаждения). [c.170]

Первый патент на охлаждение лопаток газовой турбины получил Парсонс в 1884 г. С этого времени настойчивая работа по усовершенствованию внутреннего охлаждения рабочих лопаток не прекращается. [c.139]

Охлаждающими телами обычно являются вода, водяной пар, воздух. Долгое время не придавали никакого значения влиянию охлаждения лопаток на к. п. д. турбины. Однако большие потери тепла в рабочих лопатках экспериментальных машин показали существенное влияние охлаждения на общий к. п. д. турбины. [c.139]

Только этот метод охлаждения лопаток пока нашел себе применение в паровых и газовых турбинах. [c.34]

При описанной системе охлаждения лопаток и значительном ресурсе стационарных газотурбинных установок (ГТУ) температура перед турбиной едва ли сможет превысить 800—850° С (с учетом современных достижений металлургии жаропрочных сплавов). [c.37]

Внутреннее воздушное охлаждение лопаток [c.38]

Более эффективным, чем рассмотренное, является внутреннее воздушное или жидкостное охлаждение лопаток газовых турбин. [c.100]

Наряду с обзором уже известных схем, книга содержит очерк путей дальнейшего технического развития комбинированных парогазовых установок и циклов. В частности, в ней рассмотрены такие новые решения, как охлаждение лопаток газовых турбин водяным паром и глубокая утилизация отходящего тепла. [c.2]

Можно предполагать, что установка с парциальным вводом газа и пара в турбину способна обеспечить к. п. д., доступный лишь в парогазовых установках (без охлаждения лопаток) с двумя или тремя ступенями нагрева. А ведь последние установки по степени сложности не идут ни в какое сравнение с предельно простой схемой рис. 4-9. [c.121]

Однако одновременно с работой диссипативных сил (которые в дальнейшем условно будем отождествлять с трением) в решетке существует теплообмен, в результате которого от весовой единицы потока будет отведено тепло ох- Если бы трения не было, то в случае охлаждения лопаток в решетке совершился бы некоторый процесс 1—8. Площадь 1—8—9—3—/, расположенная под [c.124]

С) с более экономичным облопачиванием турбины и осевого компрессора и эффективным воздушным охлаждением лопаток и дисков ротора турбины. [c.485]

Гелий, подогретый в бланкете 2 и конденсаторах низкого и высокого давления, через сглаживающий теплообменник 8 подводится к газовой турбине 14. Перспективным представляется использование в таких установках высокотемпературных газовых турбин с паровым охлаждением лопаток. Теплота отходящих газов используется в парогенераторе 13 для производства пара, подводимого к паровой турбине 10, откуда он поступает в конденсатор И. Для подогрева поступающей в парогенератор питательной воды служит система регенерации 12. Гелий направляется к бланкету реактора компрес сором 15 через теплообменник 16. На одном валу с турбинами и компрессором расположен электрический генератор 9. В качестве материала для приготовления лайнера наибольшего внимания заслуживают жидкий кадмий или цинк [11]. [c.260]

Максимальная температура цикла, равная 720°С, допустима лишь при применении водяного охлаждения турбинных лопаток. Без водяного охлаждения материал лопаток может выдерживать такую температуру рабочего тела только в течение короткого времени (не более 15 минут). В течение длительного времени можно поддерживать температуру перед турбиной 650°С без охлаждения лопаток, охлаждая только внутренние поверхности первого и последнего турбинных дисков. [c.162]

Пленочное или пористое охлаждение лопаток компрессора. Влажность отрицательно сказывается на работе компрессорной ступени, вызывая понижение к.п.д. и эрозию лопаток. Кроме того, в ступенях компрессора возникают дополнительные потерн вследствие увеличения работы сжатия из-за неравномерности испарения, ударного тормозящего воздействия капель воды на газ и затрат энергии на дробление и ускорение капель. Все эти потери в паровых турбинах, работающих на влажном паре, уже рассматривались Ц4]. Показано, что каждый процент влаги, присутствующий в паре, снижает к.п.д. ступени турбины примерно на 1%. При этом в зоне оптимальных (0,3—0,6) отношений окружной и осевой скоростей основную долю потерь составляют потери на разгон капель и их дробление. С целью повышения к.п.д. и умень-щения эрозии лопаток в ступенях паровых турбин применяются различные влагоулавливающие устройства, снижающие содержание капелек влаги в паре. Основываясь на этих данных, можно [c.51]

Благоприятные условия испарения капель в пограничном слое у поверхности лопаток показывают рациональность вывода жидкости непосредственно в пограничный слой и пленочного или пористого охлаждения лопаток компрессора. Системы пленочного (пористого) охлаждения являются более простыми в конструктивном отношении и эффективными, чем системы распыливания воды с помощью форсунок в ступенях компрессора. Кроме того, слой воды на поверхностях лопаток защищает их от эрозионного износа. [c.52]

Пленочное (пористое) охлаждение лопаток аналогично охлаждению лопаток газовых турбин и основано на охлаждении пограничного слоя вокруг лопатки введением в него жидкости. Бода выводится на поверхность лопатки через щели, расположенные по касательной к поверхности, или через поры материала лопаток. В первом случае гидродинамическая неустойчивость пленки жидкости ведет к образованию крупных капель, что приводит к снижению эффективности их испарения и росту потерь энергии. Увеличение количества щелей уменьшает толщину пленки и размеры капель, но при этом растет расход воды, а следовательно, снижается термический к.п.д. ПГТУ. Лучшие результаты могут быть получены при выводе воды на поверхность лопаток через поры материалов. Пористая структура стенок лопаток получается [c.52]

К трудностям способа пористого охлаждения лопаток компрессора относится необходимость тщательной химической очистки и фильтрации воды для предотвращения закупорки пор в материале лопаток (по-видимому, именно из-за этих трудностей пористое охлаждение лопаток газовых турбин не нашло широкого применения). Вопросы тепло- и массообмена пленочного и пористого охлаждения рассмотрены в [46]. В ряде случаев может оказаться целесообразным сочетание различных способов охлаждения сжимаемого газа и лопаток компрессора, например на входе в машину — впрыском воды с помощью форсунок, в цилиндре среднего давления — подачей воды через систему пористого охлаждения лопаток и, наконец, в цилиндре высокого давления, где при большой плотности парогазовой смеси возможно получение очень мелких капель,— снова впрыском воды с помощью форсунок. [c.53]

Для увеличения их ресурса работы они должны иметь специальное охлаждение. В парогазовых турбинах в качестве охладителей нагретых элементов может применяться парогазовая смесь или вода, поскольку они являются рабочими телами в цикле. Система охлаждения лопаток и дисков парогазовой смесью высокого давления перспективна, так как с увеличением давления смеси возрастает коэффициент теплоотдачи лопаток к смеси. Еще более интенсивна водяная система охлаждения благодаря большим значениям коэффициента теплоотдачи от стенок лопаток к жидкости. [c.80]

Е. Тепловые потери (при наличии охлаждения лопаток) и потери от влажности (в ступенях паровых турбин). [c.163]

В теплофизической лаборатории ЦКТИ им. Ползунова были проведены расчеты распределения температур в теле закрученной лопатки НМЗ им. Ленина, охлаждаемой через хвостовик. Этот случай охлаждения является наиболее сложным для теоретического рещения (сложнее, например, чем охлаждение лопаток изнутри, когда при составлении граничных условий коэффициент теплообмена можно считать постоянным по высоте лопатки, ибо в этом случае наблюдается симметричный по высоте отвод тепла от ее стенок). [c.262]

Естественно, что для грамотного проектирования охлаждения лопаток необходимо со.здание инженерного метода расчета, позволяющего с достаточной степенью приближения определять температурные поля и тепловые напряжения в теле лопаток с учетом реальных граничных условий как по теплообмену, так и по характеру обтекания. [c.265]

Отметим, что теплообмен с внешней средой при расширении газа в турбине ГТД может происходить в основном за счет охлаждения лопаток и диска и незначительно за счет рассеивания тепла в окружающую среду через корпус турбины (отвод тепла). В теории турбин КПД определяют обычно без учета внешнего теплообмена, а затем в зависимости от степени охлаждения вводят соответствующие поправки. [c.145]

Применение многоступенчатой газовой турбины требует (особенно при высокой начальной температуре газа) интенсивного охлаждения лопаток, что связано с дополнительной затратой работы. [c.182]

Другим, наиболее важным направлением повышения температуры газа перед турбиной является охлаждение сопловых и рабочих лопаток, а также Других наиболее нагретых и нагруженных деталей турбины. Возможности дальнейшего повышения жаропрочности высоколегированных металлических сплавов не исчерпаны. Благодаря применению охлаждения лопаток среднегодовой темп прироста температуры газа перед турбиной возрос до 25 К. [c.188]

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ЛОПАТОК ГАЗОВЫХ ТУРБИН [c.188]

Жидкостное охлаждение лопаток в авиационных ГТД пока не применяется, но работы по созданию таких систем ведутся в направлениях [c.189]

Из всех известных способов охлаждения лопаток газовых турбин существенными преимуществами (прежде всего, простотой и эксплуатационной надежностью) обладает открытая система воздушного охлаждения. Это и сделало ее наиболее распространенной и пока единственной практически осуществимой схемой охлаждения турбин авиационных двигателей. Однако при такой системе с ростом температуры газа и, соответственно, потребного расхода охлаждающего воздуха уменьшается выгода от повышения температуры газа. Поэтому одной из основных задач является повышение интенсивности охлаждения лопаток с целью снижения расхода охлаждающего воздуха. [c.190]

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]

Рис. 8.2. Рабочая лопатка с вихревыми мик-роэнергоразделителями Патент N57-45881 Япония. Схема охлаждения лопаток газовых турбин/Кобаяси С., 1982, МКИ ГОШ 5/18 /— коллектор 2— охлаждающий поток 3— диафрагма 4— цилиндрические каналы 5 — нагретый поток

В судовых и стационарных ГТУ, выполняемых по схеме рис. 4.17, имеется возможность дальнейшего увеличения температуры газа при одновременном повышении 71к и соответственно КПД установки. Для применения высоких температур Тг необходимо вводить интенсивное охлаждение проточной части и, в первую очередь, лопаток, поскольку жаропрочность металлических сплавов ограничена. В настоящее время практически ни одна ГТУ (или ГТД) не выполняется без охлаждения лопаток. Накоплен больщой опыт конструирования охлаждаемых элементов турбин, разработаны методы расчета охлаждаемых лопаток, внедрены и постоянно совер-щенствуются способы изготовления лопаток. [c.198]

При условии решения двух задач — охлаждение лопаток и использование твердого топлива — может быть создана ГТУ по современным представлениям с параметрами 40ч-50, 74 1500° Кис величиной т " 0,44. Тепловая экономичность такой газотурбинной установки будет на 8—10% более низкой, чем для паротурбинной установки с начальной температурой пара 0 = 800° С. Увеличение начальной температуры газа до Ti = 1400 ч- 1500°К, введение многократного охлаждения при сжатии и меньшая наибольшая мош, ность по сравнению с паротурбинной установкой приближают по сложности газотурбинную установку с открытым циклом к паротурбинной. Экономия по топливной составляющей паротурбинной станцией, по сравнению с газотурбинной станцией за амортизационный срок приблизательно равна стоимости паротурбинной станции. [c.203]

В турбинах с регулируемым отбором пар расширяется до промежуточиото давления, соответствующего необходимому для целей теплового потребления, и часть пара через установленные за точкой отбора регулирующие клапаны поступает в часть низкого давления турбины, где расширяется до конечного давления, как в обычной конденсационной турбине (фиг. 26). Количество отбираемого от турбины пара может иеменяться в широких пределах от нуля до некоторой величины, при которой в часть низкого давления пропускается ЛИШЬ минимальное количество niapa для охлаждения лопаток ступеней низкого давления турбины. Обычно (так строятся все стандартные турбины с отбором пара в СССР) расчетный пропуск через часть высокого давления турбины до точки отбора выбирается так, чтобы турбина могла развивать свою установленную (максимально длительную) мощность при пропуске в часть низкого давления лишь небольшой доли общего пропуска пара. [c.49]

Для уменьшения износа водяного экономайзера в некоторых случаях жа-люзийные золоуловители устанавливают в камере над экономайзером. При омывании золоуловителя газами высокой температуры необходимо обеспечить надежное охлаждение лопаток жалюзийной решетки. [c.209]

В. И. Локай еще в 1951 г. [2] с целью определить возможность охлаждения лопаток турбины впрыском воды провел исследование теплообмена для короткого кольцевого канала. Расход воды был невелик — около 1 % по весу воздуха. Увеличение коэффициента теплообмена при температуре стенки 450—480° С было двукратным для воды и лишь 5—10% при вводе керосина. [c.260]

Форсирование тяги повышением температуры Т% при Пщакс = onst. Повышение Т% на 10% может увеличить тягу двигателя на 5—8%. Такой способ форсирования обычно требует специального охлаждения лопаток сопловых аппаратов и рабочих лопаток турбины воздухом, отбираемым из компрессора двигателя (до 2—5% секундного весового расхода воздуха), а также введения регулируемого реактивного сопла. [c.214]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...