Иванов ВОЗДУШНОЕОХЛАЖДЕНИЕ ЛОПАТОК ГАЗОВЫХ ТУРБИН Под редакцией М.И. Осипова Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. <...> Воздушное охлаждение лопаток газовых турбин : учеб. пособие по курсу «Системы охлаждения газотурбинных двигателей, газотурбинных и комбинированных установок» / В. Л. Иванов ; под ред. <...> ISBN 978-5-7038-3748-1 Рассмотрены вопросы расчета и проектирования воздушной системы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин, конструктивные схемы охлаждаемых лопаток, способы подвода охлаждающего воздуха к лопаткам. <...> Особое внимание уделено физической стороне процессов, протекающих в охлаждаемой конструкции, взаимосвязанным проблемам термодинамики, аэродинамики охлаждаемой турбины, а также вопросам экономической эффективности высокотемпературного газотурбинного двигателя с охлаждаемой турбиной. <...> Н.Э. Баумана, 2013 c ПРЕДИСЛОВИЕ В учебном пособии последовательно изложены теоретические и практические вопросы расчета и проектирования охлаждаемых лопаточных аппаратов (лопаточных венцов) ступеней высокотемпературных газовых турбин с разными схемами организации воздушно-конвективного охлаждения лопаток. <...> По возможности исключена формализация этих вопросов, а большее внимание уделено физической (термодинамика, аэродинамика, теплообмен) стороне явлений и практическим проблемам расчета охлаждаемой лопатки турбины. <...> ОХЛАЖДЕНИЕ ЛОПАТОК ГАЗОВЫХ ТУРБИН КАК СПОСОБ РЕАЛИЗАЦИИ ность Nуд газотурбинной установки (ГТУ) или газотурбинного двигателя (ГТД) при оптимальной степени повышения давления зависят от КПД лопаточных машин (турбины, компрессоры), но в большей степени от отношения максимальной температуры газотурбинного цикла (температуры газа перед турбиной) к минимальной температуре (температуре газа на входе в компрессор низкого давления). <...> На ранней стадии развития и становления ГТУ и ГТД, когда КПД компрессоров и турбин был низок, достижение КПД ГТД даже уровня 10 <...>
Воздушное_охлаждение_лопаток_газовых_турбин.pdf
УДК 621.438.539.4(075.8)
ББК 31.363.02
И20
Рецензенты: Ю.С. Елисеев, К.С. Егоров
И20
Иванов В.Л.
Воздушное охлаждение лопаток газовых турбин : учеб. пособие
по курсу «Системы охлаждения газотурбинных двигателей,
газотурбинных и комбинированных установок» /
В. Л. Иванов ; под ред. М.И. Осипова. — М.: Изд-во МГТУ
им. Н. Э. Баумана, 2013. — 94, [6] с. : ил.
ISBN 978-5-7038-3748-1
Рассмотрены вопросы расчета и проектирования воздушной системы
охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин, конструктивные
схемы охлаждаемых лопаток, способы подвода охлаждающего
воздуха к лопаткам. Изложены методы расчета температурного
поля лопаток турбины, особенности расчета каждой из них, иллюстрированные
примерами расчета. Особое внимание уделено физической
стороне процессов, протекающих в охлаждаемой конструкции,
взаимосвязанным проблемам термодинамики, аэродинамики охлаждаемой
турбины, а также вопросам экономической эффективности
высокотемпературного газотурбинного двигателя с охлаждаемой турбиной.
Для
студентов старших курсов МГТУ им. Н.Э. Баумана изучающих
курс «Системы охлаждения газотурбинных двигателей, газотурбинных
и комбинированных установок».
УДК 621.438.539.4(075.8)
ББК 31.363.02
ISBN 978-5-7038-3748-1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013
c
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..................................................... 3
1. Охлаждение лопаток газовых турбин как способ реализации
высокой температуры газа перед турбиной..................... 4
2. Влияние охлаждения на показатели работы высокотемпературной
газовой турбины .............................................. 8
2.1. Снижение работоспособности газа при отводе теплоты
в систему охлаждения (термодинамические потери) ........ 8
2.2. Аэродинамическая эффективность охлаждаемых лопаток. . . 14
2.3. Потери от смешения охлаждающего воздуха с газом
при вдуве в проточную часть турбины ..................... 16
3. Основные конструктивные схемы лопаток турбины с воздушноконвективной
системой охлаждения ........................... 19
4. Постановка задачи расчета температурного поля лопатки и выбор
граничных условий ........................................... 23
5. Характерная температура газа, натекающего на лопатку ........ 27
5.1. Температура восстановления газа . . . ....................... 27
5.2. Локальная температура газа, натекающего на лопатку ...... 30
6. Коэффициент теплоотдачи газа ................................ 33
6.1. Средний (среднеинтегральный) по обводу профиля
поперечного сечения лопатки коэффициент теплоотдачи газа 33
6.2. Локальный коэффициент теплоотдачи газа ................. 36
6.3. Дискретное распределение значений коэффициента
теплоотдачи газа по обводу профиля поперечного сечения
лопатки ................................................... 40
7. Теплообмен между стенкой канала и охлаждающим воздухом
в каналах системы охлаждения лопатки ....................... 44
8. Определение температурного состояния лопатки с воздушноконвективной
системой охлаждения ........................... 50
8.1. Основные предпосылки расчета воздушно-конвективного
охлаждения лопаток ....................................... 50
Стр.97
8.2. Расчет температурного поля лопатки с поперечно-петлевой
схемой течения охлаждающего воздуха .................... 57
8.3. Особенности расчета температурного поля тонкостенной
лопатки с продольной схемой течения охлаждающего
воздуха ................................................... 63
8.4. Пример температурного поля сопловой лопатки с поперечнопетлевой
схемой течения охлаждающего воздуха ........... 67
8.5. Пленочное (заградительное) охлаждение. . . ................ 70
9. Подвод воздуха к охлаждаемым лопаткам ...................... 76
10. Понижение температуры охлаждающего воздуха аппаратными
средствами ................................................... 88
Заключение ...................................................... 91
Литература ...................................................... 96
Стр.98