Повышение эффективности циклонно-вихревого охлаждения лопаток высокотемпературных турбин - Автореферат

бесплатно 0
4.5 169
Обоснование перспективности циклонно-вихревой системы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых и паровых турбин. Исследование сопряженной задачи газодинамики и теплообмена в каналах охлаждения. Оценка теплового состояния сопловой лопатки.

Скачать работу Скачать уникальную работу

Чтобы скачать работу, Вы должны пройти проверку:


Аннотация к работе
Повышение эффективности ЦИКЛОННО-ВИХРЕВОГО охлаждения лопаток высокотемпературных турбинРабота выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Научный руководитель заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации доктор технических наук, профессор Пиралишвили Шота Александрович Защита состоится «22» декабря 2010 года в 12:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.210.03 в ГОУ ВПО «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А.В связи с этим, исследование, направленное на разработку эффективных схем конвективно-пленочного охлаждения сопловых (рабочих) лопаток газовых турбин на основе использования циклонно-вихревой системы охлаждения является актуальным. выполнена верификация разработанной модели и экспериментальных данных по исследованию теплового состояния во внутренних охлаждающих каналах лопатки; циклонный вихревой охлаждение лопатка Модель перспективной охлаждаемой лопатки с циклонно-вихревой системой охлаждения, обеспечивающая равномерное поле температур при минимальном относительном расходе охладителя. разработана конструкция сопловой лопатки с высокоэффективной циклонно-вихревой системой охлаждения, новизна которой подтверждена патентом на изобретение РФ №2382885 «Сопловая лопатка газовой турбины с циклонно-вихревой системой охлаждения». Разработанная конструкция лопатки первой ступени с циклонно-вихревой системой охлаждения позволяет добиться требуемой равномерности температуры по контуру и по высоте пера лопатки, обеспечивая высокую тепловую эффективность охлаждения.На основе анализа известных систем охлаждения лопаток газовых турбин установлено, что, несмотря на множество разработанных конструкций охлаждаемых лопаток и схем подвода воздуха к лопатке, в практике турбостроения нет оптимального варианта решения задачи снижения максимальной температурной неравномерности в поперечных сечениях пера лопатки. Циклонно-вихревая схема охлаждения позволит добиться требуемой равномерности температуры по контуру и по высоте лопатки, обеспечить высокую степень ее охлаждения. Исследования по оптимизации конструкции при проектировании циклонно-вихревой системы охлаждения лопатки с целью обеспечения требуемой равномерности температуры по контуру и по высоте с достижением высокой интенсивности охлаждения, как входной кромки, так и основной части пера лопатки проводились в два этапа: 1) выполнялось численное исследование сопряженной задачи газодинамики и теплообмена в циклонном канале во входной кромке; 2) проводилось численное моделирование теплообмена и газодинамики течения охладителя в каналах, расположенных в основной части пера лопатки. В ходе эксперимента измерялись: температура рабочего тела на входе и выходе в охлаждаемую лопатку; полное давление рабочего тела на входе в охлаждаемую лопатку; расход охлаждающего воздуха; температура на входной кромке ± 90° от лобовой точки натекания; распределение полного давления на входе в межлопаточный канал; статическое давление на входе в межлопаточный канал; распределение полной температуры на входе в межлопаточный канал.

План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Список литературы
1. Разработаны рекомендации по оптимизации геометрии проектируемой сопловой лопатки с циклонно-вихревой системой охлаждения. При использовании восьми тангенциальных подводов с относительной площадью соплового ввода , расположенных с относительным шагом = 0,23 при перепаде давления достигается максимальная эффективность охлаждения по результатам эксперимнтального исследования ? = 0,64, неравномерность температурного поля не превышает ?Т = 11 К, относительный расход охладителя составляет . Среднее значение коэффициента теплоотдачи в канале системы охлаждения по высоте входной кромки для указанного режима составляет 2575 Вт /(м2 K), что говорит о достаточно высокой интенсивности теплообмена.

2. Полученые критериальные уравнения позволяют с погрешностью, не превышающей 8%, расчитывать средние коэффициенты теплоотдачи на внутренней поверхности охлаждающего канала входной кромки и в циклонных каналах, размещенных в теле пера лопатки, с погрешностью 5-7%. Критериальные уравнения имеют высокую степень корреляции с экспериментальными данными в диапазоне чисел Рейнольдса 8000 < Re < 30000.

3. Спроектированная сопловая лопатка с циклонно-вихревой системой охлаждения характеризуется высокой эффективностью охлаждения по всем трем сечениям пера. Максимальная средняя эффективность охлаждения ?ср = 0,56 по профилю пера лопатки достигается при режимах течения охладителя: относительном расходе охладителя = 4-6% и перепаде давления = 1,6…1,8. Сопоставление результатов численных расчетов с экспериментальными данными показало, что максимальное расхождение составило 9 % по расходу и 5% по эффективности охлаждения. Данный факт говорит о возможности использования предложенного метода численных трехмерных теплогидравлических расчетов при проектировании и оценке эффективности систем охлаждения лопаток турбин.

4. Численное моделирование спроектированной лопатки на реальных режимах выявила высокие показатели по эффективности охлаждения: ?ср = 0,57 поверхности пера лопатки при =3,7 % и .

Основные результаты работы представлены в следующих публикациях

1. Пиралишвили Ш.А. Перспективные системы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых и паровых турбин комбинированных установок [Текст] / Пиралишвили Ш.А., Жорник И.В., Веретенников С.В., Хасанов С.М., Спичакова М.В. // Конверсия в машиностроении. 2008. №1. С. 21 - 24.

2. Пиралишвили, Ш.А. Применение вихревых энергоразделителей для тепловой защиты узлов высокотемпературных газовых и паровых турбин [Текст] / Пиралишвили Ш.А., Фролова И.В., Веретенников С.В., Хасанов С.М., Смирнов С.А. // Авиакосмическое приборостроение. 2009. №11. С. 3 - 9.

3. Патент №2382885 РФ МПК F01D5/18; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева РГАТА. № 2008120064; заявлено. 20.05.08.; опубликовано. 27.02.2010, Бюл. № 6. 5 с.: ил.

Размещено на .ru

Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность
своей работы


Новые загруженные работы

Дисциплины научных работ





Хотите, перезвоним вам?