/ - компрессор; 2 - камера сгорания; 3 - газовая турбина; 4 - генератор электрического тока; 5 - охладитель воздуха; 6 - камера дожигания топлива; 7 - парогенератор; 8-10 - цилиндры высокого, среднего и низкого давления паровой турбины; 11 - конденсатор; 12 - насосы; 13 - деаэратор.
Углы входа и выхода потока в сопловом лопаточном аппарате приняты равными 90 и 17° соответственно, высота лопаток составила 130 мм. При хорде профиля 175 мм число Рейнольдса при выходе из соплового аппарата составляет 6,5-106 .
Распределение коэффициентов теплоотдачи по наружному контуру профиля рассчитано по методу ЦКТИ [2] и характеризуется положением максимальных значений коэффициентов теплоотдачи 3900 Вт/(м-К) в зоне выходной кромки (рис. 4). Значение коэффициентов теплоотдачи в зоне входной кромки не столь значительно и в "лобовой" точке составляет 2800 Вт/(м-К). Вместе с тем весьма высоким оказался уровень коэффициентов теплоотдачи на торцевых поверхностях межлопаточных каналов, среднее значение которых достигает 4250 Вт/(м-К).
Спроектированная охлаждаемая лопатка (рис. 5) имеет оболочковую конструкцию и состоит из массивного несущего стержня 1 с продольными
пазами на его поверхности для прохода
охлаждающего пара и огибаемой оболочки 2 толщиной 2,0 мм из жаропрочного сплава ЦНК-7РС. Корневая
3 и периферийная 4 полки лопатки, образующие торцевые поверхности межлопаточных каналов, также имеют оболочковую конструкцию.
В лопатке применена закрытая система охлаждения с продольно-возвратным (петлевым) течением охладителя по профильной части, за исключением только части поверхности, примыкающей к выходной кромке, где применено заградительное охлаждение с выводом пара на наружную поверхность профиля. Для охлаждения оболочек обеих полок используется обдув их внутренних поверхностей системой струй, выдуваемых из отверстий малого диаметра в специальной промежуточной перфорированной пластине.
Начальные параметры охлаждающего пара приняты равными 240°С, 2,5 МПа. Его течение организовано в трех основных параллельных потоках. Наибольший, первый поток пара движется по каналу охлаждения входной кромки, поступает на охлаждение корневой полки и по выходе из нее направляется в канал охлаждения выходной кромки. Здесь часть пара выводится из лопатки через отверстия перфорации и образует защитную паровую завесу на кормовой части профиля, а оставшаяся часть потока пара собирается в полости вывода над торцевой поверхностью стержня. В эту же полость выводится и второй поток пара, который поступает на охлаждение срединной части профиля и проходит сначала по каналам охлаждения прямого хода, расположенным в кормовой части профиля (по три канала на каждой его стороне), а затем после поворота у корневого торца стержня возвращается к периферийному сечению по каналам обратного хода. Третий поток пара используется только для охлаждения периферийной полки и после добавления к двум первым потокам выводится вместе с ними из системы охлаждения лопатки.
Как показали вариантные расчеты, благодаря установке дросселей в крайних сечениях каналов охлаждения, обеспечивающих дозированную раздачу хладагента по отдельным каналам охлаждения в соответствии со значением теплоподвода от газового потока, достигается постоянная температура оболочки профильной части в среднем сечении лопатки 850 °С (рис. 4). Для снижения расхода пара в наиболее теплонапряженных каналах применена интенсификация теплоотдачи размещением на их стенках со стороны стержня дискретных элементов макрошероховатости в виде системы шахматно расположенных лунок сферической формы. Как показали выполненные в СПбГТУ экспериментальные исследования, это приводит к увеличению коэффициентов теплоотдачи на внутренней поверхности оболочки на 20-25 % по сравнению с их значениями в канале с гладкой стенкой.
Требуемое тепловое состояние оболочек лопатки достигается при общем относительном расходе охлаждающего пара, составляющем 6 % расхода газа. Из них 1 % выводится в проточную часть газовой турбины, а оставшийся поток пара может использоваться для охлаждения других элементов статора.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.