Turbinebasisse - Turbine- en blaaikooitings tegnologie

Axiale stroomturbinestruktuur

'n Turbin is 'n rotasiekragsmasjiene wat die entalpie van 'n werksvloeistof in meganiese energie omskakel. Dit is een van die hoofkomponente van vliegtuigmotors, gas turbine en stoomturbines. Die energieomskakeling tussen turbine en kompressors en lugvloei is teenoorstellend in prosedure. Die kompressor verbruik meganiese energie wanneer dit loop, en die lugvloei verkry meganiese energie wanneer dit deur die kompressor vloei, en die druk en entalpie verhoog. Wanneer die turbin loop, word skaftwerk uit die turbin skaft afgegee. 'n Deel van die skaftwerk word gebruik om die wrijwing op die draaiingssteuns te oorkom en die bybehorende toerusting aan te dryf, en die res word deur die kompressor geabsorbeerd.

Slegs asskussiwervels word hier bespreek. Die wervel in 'n gaswervelmotor bestaan gewoonlik uit verskeie stadia, maar die statoor (sproeiring of gids) is voor die rotasie impelleraar geleë. Die blaar kanaal van die wervel element stadium is konvergent, en die hoë-temperatuur en hoë-druk gas van die verbrandingskamer brei uit en versnel daarin, terwyl die wervel meganiese werk lewer.

Warmteoorgangskenmerke van die buitenvlak van die wervelblaar

Die konvektiewe warmteoorgangkoëffisiënt tussen die gas en die blaarvlak word met die Newton-kouformule bereken.

Voor die drukoppervlak en die suigoppervlak is die konvektiewe warmteoorgangkoeffisient die hoogste by die voorkant van die blaar. Soos die laminaire grenslaag geleidelik verdig, neem die konvektiewe warmteoorgangkoeffisient geleidelik af; by die oorgangspunt neem die konvektiewe warmteoorgangkoeffisient plotseling toe; ná die oorgang na die turbulent grenslaag, soos die viskeuse onderlaag geleidelik verdig, neem die konvektiewe warmteoorgangkoeffisient geleidelik af. Vir die suigoppervlak sal moontlike vloei afskeiding in die agterste gedeelte die konvektiewe warmteoorgangkoeffisient liggies laat toeneem.

Sokkeling

Impingement-koeling is om een of meer koue lugstrale te gebruik om die warm oppervlak te raak, waardoor 'n sterk konveksie-warmteoorgang in die impakgebied gevorm word. Die kenmerk van impingement-koeling is dat daar 'n hoë warmte-oorgangskoëffisiënt op die wandvlak van die stagnasiegebied waar die koue lugvloed raak, is, so dat hierdie koelmethode gebruik kan word om gefokusde koeling op die oppervlak toe te pas.

Die impingement-koeling van die binneoppervlak van die voorkant van die turbinblad is beperkte ruimte impingement-koeling, en die straal (koue lugvloed) kan nie vry met die omliggende lug meng nie. Hieronder word die impingement-koeling van 'n enkelskuif vlakdoelwit bekend gestel, wat die grondslag vir die studie van die impak van impingement-vloed en warmteoorgang is.

Die vloei van 'n eenlingse vertikale impakvlakdoelwit word in die figuur hierbo getoon. Die vlakdoelwit is groot genoeg en het geen rotasie nie, en daar is geen ander kruisvloei-vloeistof op die oppervlak nie. Wanneer die afstand tussen die spuitmondstuk en die doelwitoppervlak nie baie naby nie, kan 'n gedeelte van die straaluitkomst beskou word as 'n vrye straal, naamlik die kernafdeling ( ⅰ ) en die basisafdeling ( ⅱ ) in die figuur. Wanneer die straal nader kom aan die doelwitoppervlak, begin die buitelynvoudeling van die straal verander van 'n reglyn na 'n kromme lyn, en die straal gaan in die omslaanarea ( ⅲ ), ook bekend as die stilstandarea. In die stilstandarea voltooi die straal die oorgang van 'n vloei wat loodreg op die doelwitoppervlak is na 'n vloei wat parallel aan die doelwitoppervlak is. Nadat die straal 'n 90 ° as dit omdraai, gaan dit in die muurstraalgebied (IV) van die volgende sekse. In die muurstraalgebied vloei die vloeistof parallel aan die teikenoppervlak en die buitegrens bly 'n reguit lyn. Naby die muur is daar 'n baie dun laminaire grenslaag. Die straal dra 'n groot hoeveelheid koue lug met sy en die aankoms spoed is baie hoog. Die turbulentie in die stagnasiegebied is ook baie groot, so die warmteoormekaaringskoëffisiënt van die impakkoeling is baie hoog.

Konveksiekoeling

（1）Radiale direkte koelkanaal binne die blaar

Die koellug stroom direk deur die binnekawing van die leiwing in radiale rigting, wat warmte deur konveksie-oormekaaringsverwydering absorbeer om die temperatuur van die blaarliggaam te verlaag. Maar, onder die voorwaarde van 'n sekere koellugvolume, is die konveksie-oormekaaringskoëffisiënt van hierdie metode laag en die koelwerking beperk.

(2) Veelvuldige koelkanaale binne die blaar (veel-kamer ontwerp)

Die multi-kamervontwerp verhoog nie net die konvektiewe warmteoormekaarstelkoeffisiënt tussen die kou lug en die binneoppervlak van die turbinblad nie, maar verhoog ook die totale warmte-oormekaarstellingsarea, verhoog die interne vloei en warmte-oormekaarsteltyd, en het 'n hoë kou-luuterverbruik. Die koelingeffect kan verbeter word deur die kou-lugvloei redelik te verdeel. Natuurlik het die multi-kamervontwerp ook nadele. As gevolg van die lange koel-luusirkulasiedistansie, klein sirkulasierea, en vele draaiings van die lugvloei sal die vloeiweerstand toeneem. Hierdie komplekse struktuur verhoog ook die moeilikheid van prosesverwerking en maak die koste hoër.

（3）Rip-struktuur versterk konvektiewe warmteoormekaarstel en spoilerkolomkoeling

Elke rib in die ribstruktuur funksioneer as 'n vloei-versteuringselement, wat daartoe lei dat die vloeistof van die grenslaag afkom en wervels met verskillende kragte en groottes vorm. Hierdie wervels verander die vloeistruktuur van die vloeistof, en die warmteoorgangsproses word beduidend verbeter deur die toename in vloeiturbulensie in die naby-wandgebied en die periodieke massa-uitruiling tussen die groot wervels en die hoofstroom.

Spoilerkolomkoeling beteken om vele rywe van silindrische ribs op 'n sekere manier binne die binnekoolingskanaal te rangskik. Hierdie silindrische ribs verhoog nie net die warmte-omruilingarea, maar ook die onderlinge menging van koel lug in verskillende areas weens die vloei-versteuring, wat die warmteoorgangseffek kan verhoog.

Filmkoeling

Lugfilmkoeling is om koue lug deur die gat of opening in die warme oppervlak teblaas en 'n laag koue lugfilm op die warme oppervlak te vorm om die verhitting van die vasewand deur die warme gas te blok. Aangesien die koue lugfilm die kontak tussen die hooflugvloed en die werksoppervlak blokkeer, word die doel van isolasie en korrosievoorkoming bereik, so dat sommige literatuur hierdie koelmethode ook barrièrkoeling noem.

Die sproeiernoeë van filmkoeling is gewoonlik rondgatte of rywys rondgatte, en soms word hulle gemaak as tweedimensionele spleete. In werklike koelstrukture is daar gewoonlik 'n sekere hoek tussen die sproeier en die gekoelde oppervlak.

'n Groot aantal studies oor silindriese gatte in die 1990's het getoon dat die blasverhouding (die verhouding van die digte vloei van die straal tot die hoofvloei) betydelik sal affekteer die adiabatese filmkoelings-effek van 'n enkele ry silindriese gatte. Nadat die koue lugstraal in die hoofstroom hoë-temperatuur gasgebied ingaan, sal dit 'n paar voorwaartse en teenoorstrevende draaivortexpare vorm, ook bekend as 'n nier-vortexpaar. Wanneer die blaslug relatief hoog is, sal behalwe voorwaartse vortexe, die uitvloei ook teenoorstrevende vortexe vorm. Hierdie teenoorstrevende vortex sal die hoë-temperatuur gas in die hoofstroom inpak en dit na die agterkant van die blaarpassas bring, wat daardeur lei tot 'n verminderde filmkoelingseffek.