Подобряване на производителността на аерокосмическия преходен канал с авангардни топлоустойчиви сплави България

Преходна секция: ключовият мост, свързващ горивната камера и турбината

Формата на преходния участък обикновено е постепенно променяща се тръба. Площта му на напречното сечение постепенно се увеличава от компресора към горивната камера. Това е така, защото скоростта на въздушния поток и налягането на изхода на компресора са високи и е необходимо да се намали скоростта на въздушния поток чрез увеличаване на напречното сечение, така че въздушният поток да може да се смеси по-добре с горивото и да изгори стабилно в горивната камера. Дължината му варира в зависимост от общия дизайн и изискванията за производителност на газовата турбина. Най-общо казано, конструкцията на дължината му трябва да отчита равномерното преминаване на въздушния поток и минимизирането на загубата на налягане.

Тъй като преходната секция трябва да издържа на висока температура и налягане, особено преходната секция от изхода на горивната камера към турбината, тя трябва да се изправи пред измиването на високотемпературен горивен газ. Поради това обикновено се използват устойчиви на висока температура сплави, като сплави на основата на никел. По отношение на производствения процес може да се използва технология за прецизно леене, за да се гарантира, че вътрешната му повърхност е гладка и да се намали съпротивлението на триене на въздушния поток. В същото време някои преходни секции също ще възприемат дизайна на вътрешните охлаждащи канали, за да намалят температурата на компонентите чрез въвеждане на охлаждащ въздух, за да осигурят неговата структурна цялост и стабилна работа в среди с висока температура.

По време на прехода от компресора към горивната камера основната функция е да регулира скоростта и налягането на въздушния поток. Скоростта на въздушния поток на изхода на компресора е висока, докато горивната камера изисква относително ниска скорост на въздушния поток, за да се осигури достатъчно смесване и стабилно изгаряне на гориво и въздух. Преходната секция намалява скоростта на въздушния поток и съответно се променя налягането, за да отговори на изискванията на входа на горивната камера чрез постепенно променящата се площ на напречното сечение. От горивната камера към турбината преходната секция трябва да позволява на високотемпературния и високоскоростен газ да навлиза равномерно в турбината, за да се гарантира, че турбината може ефективно да извлича енергия от газа. 

Дизайнът на преходната секция е от решаващо значение за осигуряване на равномерен въздушен поток. В газовата турбина както смесването на гориво и въздух в горивната камера, така и работният процес на газа в турбината изискват равномерно разпределение на въздушния поток. Неравномерният въздушен поток може да доведе до проблеми като непълно изгаряне, локално прегряване или неравномерна сила върху лопатките на турбината. Преходната секция насочва въздушния поток да тече равномерно през специални вътрешни структури като направляващи лопатки и постепенни форми на стените, като по този начин подобрява производителността и надеждността на цялата газова турбина.

Преходният участък между горивната камера и турбината пряко влияе върху работните характеристики на турбината. Ако преходната секция не може равномерно да насочи високотемпературния газ към турбината, лопатките на турбината ще бъдат подложени на неравномерно термично и механично напрежение. Това не само ще намали ефективността на турбината, но също така може да причини повреда на лопатките на турбината и да съкрати експлоатационния живот на газовата турбина. В допълнение, загубата на налягане в преходната секция също ще повлияе на налягането на газа на входа на турбината, като по този начин ще се отрази на работния капацитет на турбината.