|
|
Охлаждение рабочих и сопловых лопаток турбины.Разработаны следующие способы защиты лопаток турбины от перегрева: – покрытия термозащитными эмалями; – отводом тепла в диск, продувкой воздухом зазоров в замках и удлиненной ножки лопатки; – конвективное охлаждение (продольное, поперечное, продольно-поперечное); – конвективно-пленочное (заградительное); – пористое; – комбинированное; – жидкостное (выпотеванием и испарительные); – с жидкими металлическими теплоносителями. Покрытие пера лопатки специальными эмалями на основе окиси хрома, циркония, кремнийорганическими или специальными керамиками снижает температуру металла лопатки на 110…1200С по сравнению с незащищенной лопаткой.
Охлаждение рабочей лопатки отводом тепла в диск применяется при При продувке замковых зазоров и удлиненных ножек лопаток воздухом такой способ охлаждения можно использовать до При конвективном (внутреннем) охлаждении охлаждающий воздух поступает внутрь пера лопатки через отверстия в замке, проходит по охлаждающим каналам, отбирает тепло от стенок лопатки и выходит в проточную часть турбины. Такой способ охлаждения в зависимости от конструктивного исполнения применим до В зависимости от схемы течения охлаждающего воздуха различают лопатки с продольным, поперечным и смешанным (продольно-поперечным) конвективным охлаждением. В лопатке с продольным (радиальным) течением воздух движется вдоль пера лопатки от корня к периферии и выходит в проточную часть турбины через отверстия в торце лопатки (ДВ2, ТВД Д-36, Д-136). Конструкция лопатки достаточно проста, но при тонком профиле возникает трудность размещения выходного канала в тонком периферийном сечении, которое плохо охлаждается из-за нагрева охлаждающего воздуха при его течении от корня лопатки к периферии. Интенсивность охлаждения повышается при поперечном направлении течения охлаждающего воздуха. Такие лопатки применяются с дефлектором – тонкостенной вставкой, размещаемой внутри пустотелой лопатки. Охлаждающий воздух поступает внутрь дефлектора и через ряд отверстий в передней кромке дефлектора подается к внутренней стороне входной кромки лопатки («лобовое» натекание), при этом температура охлаждающего воздуха по длине пера лопатки остается почти постоянной. Затем воздух проходит через зазор между дефлектором и стенкой лопатки и выходит в проточную часть турбины через щель в задней кромке пера лопатки. Для повышения интенсивности охлаждения на внутренней поверхности стенок лопатки выполняют мелкие ребра и турбулизирующие бугорки. При таком типе охлаждения В лопатке со смешанным направлением движения охлаждающего воздуха дефлектора нет, а внутренние каналы располагают так, чтобы одна часть воздуха перемещалась вдоль пера лопатки от корня к периферии, а другая часть – в поперечном направлении. Для отклонения воздуха в заданном направлении и турбулизации потока (повышения коэффициента теплоотдачи от горячей стенки к охлаждающему воздуху) служат перегородки, перемычки и турбулизирующие гребешки. Такие лопатки изготавливают вакуумным литьем по выплавляемым моделям (АЛ-21). Одним из видов конвективного охлаждения является циклонно-вихревое охлаждение. В лопатке выполняется специальная матрица с наклонными каналами и резкими поворотами потока охлаждающего воздуха. Циклонно-вихревое охлаждение в совокупности с монокристаллической лопаткой может применяться при При конвективно-пленочном (заградительном) охлаждении воздух протекает сначала по внутренним каналам, а затем часть его выходит через щели или ряды отверстий на поверхность пера лопатки, создавая тонкую защитную воздушную пленку между горячим газом и поверхностью лопатки. Так как воздушная завеса размывается потоком горячего газа, то ряды отверстий располагают таким образом, чтобы струйки воздуха не успели разрушиться до следующего ряда отверстий. Отверстия диаметром 0,3…0,4 мм располагают в 2-3 ряда по 70…100 отверстий в ряду. Такое охлаждение эффективно при Пористое охлаждение является перспективным при увеличении Принципиальной проблемой пористого охлаждения является склонность пористых материалов к снижению проницаемости в результате окисления и зашлаковывания пор. Промежуточным между конвективно-пленочным и пористым охлаждением является транспирационное охлаждение. При таком способе охлаждения стенка лопатки выполняется двухслойной с большим количеством мелких косых отверстий по всей поверхности профиля. Монокристаллические лопатки с транспирационным охлаждением, изготовленные из сплава ЖС-47 (легированного рением до 10 %) работоспособны при Повысить эффективность перечисленных видов охлаждения лопаток можно, используя предварительно охлажденный воздух, например, в специальных теплообменниках, расположенных во втором контуре ТРДД (АЛ-31) Однако установка теплообменников во втором контуре ухудшает его гидравлические характеристики и в итоге увеличивает удельный расход топлива. Кроме того, подача холодного воздуха на нагретые поверхности может вызвать значительные термические напряжения из-за больших перепадов температур. Жидкостное охлаждение выпотеванием было разработано и испытано в 30-х годах прошлого столетия на турбинах проф. В.В. Уварова. В настоящее время разрабатываются и способы охлаждения с использованием жидких металлических теплоносителей – легкоплавких металлов лития, натрия, калия. Такие системы охлаждения позволят повысить Охлаждение сухим перегретым насыщенным водяным паром достаточно эффективно. Удельная теплоемкость сухого насыщенного пара составляет 3560 Дж/кг·К, что в три с лишним раза больше, чем у воздуха. Кроме того, вязкость сухого водяного пара в три раза меньше, чем у воздуха. Перегретый пар можно получить за счет отбора небольшого количества тепла от газа за турбиной. Поэтому можно при небольших расходах охладителя и небольших проходных сечениях каналов охлаждения получить достаточно эффективное охлаждение. Недостатком метода является необходимость иметь на борту летательного аппарата дополнительный расходный бак для воды. Поэтому в ближайших перспективах применение такого охлаждения возможно в конструкциях ГТД наземного применения. По силовой схеме охлаждаемые лопатки могут быть выполнены: – с несущей силовой стенкой; – с несущим силовым стержнем. В первой схеме все нагрузки воспринимаются стенкой, которая образует профиль лопатки и выполняется заодно с замком. Дефлектор, если он есть, нагружается центробежной силой и дополнительно догружает стенку лопатки. Во второй схеме несущий силовой стержень изготовлен за одно целое с замком и воспринимает все силы, действующие на лопатку. Наружный экран, образующий профиль лопатки, воспринимает газовые силы и передает их на силовой стержень. Лопатки сопловых аппаратов охлаждаются теми же способами, что и рабочие лопатки турбины. Вопрос № 33.   Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
до 1150…1200 К. При этом температура лопатки в максимально нагретом сечении (приблизительно на 2/3 длины пера от корня) на 140…1600 ниже температуры газов перед сопловым аппаратом. За счет отвода тепла в диск температура корневой трети пера на 50…800 ниже, чем была бы у неохлаждаемой лопатки, что способствует повышению прочностных свойств материала в опасном корневом сечении пера.