Conduit de transition en Incoloy 800HT pour section de transition unique à l'issue de la chambre de combustion pour pièces de turbine à gaz GE LM2500

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Section de transition : le pont clé reliant la chambre de combustion et la turbine

La forme de la section de transition est généralement un tuyau à variation progressive. Sa surface croisée augmente progressivement du compresseur à la chambre de combustion. Cela s'explique par le fait que la vitesse et la pression de l'air sont élevées à la sortie du compresseur, et qu'il est nécessaire de réduire la vitesse de l'air en augmentant la surface croisée afin que l'air puisse être mieux mélangé avec le carburant et brûler de manière stable dans la chambre de combustion. Sa longueur varie en fonction de la conception globale et des exigences de performance du turboréacteur. En général, sa conception doit prendre en compte une transition uniforme de l'air et la minimisation des pertes de pression.

Puisque la section de transition doit résister à des températures et pressions élevées, en particulier la section de transition allant de la sortie de la chambre de combustion jusqu'à la turbine, elle doit faire face à l'abrasion des gaz de combustion à haute température. Par conséquent, on utilise généralement des matériaux en alliages résistants à haute température, comme les alliages au nickel. En ce qui concerne le procédé de fabrication, la technologie de fonderie précise peut être impliquée pour garantir que sa surface interne est lisse et réduire la résistance au frottement de l'écoulement d'air. En même temps, certaines sections de transition intègrent également un système de canaux de refroidissement internes pour abaisser la température des composants en introduisant de l'air de refroidissement, afin d'assurer leur intégrité structurelle et une performance stable dans des environnements à haute température.

Pendant la transition entre le compresseur et la chambre de combustion, la fonction principale consiste à ajuster la vitesse et la pression du flux d'air. La vitesse du flux d'air à la sortie du compresseur est élevée, tandis que la chambre de combustion nécessite un flux d'air à faible vitesse pour garantir un mélange suffisant et une combustion stable du carburant et de l'air. La section de transition réduit la vitesse du flux d'air et les variations de pression s'adaptent en conséquence pour répondre aux exigences de l'entrée de la chambre de combustion grâce à son profil à section transversale progressivement variable. De la chambre de combustion vers la turbine, la section de transition doit permettre au gaz à haute température et haute vitesse d'entrer uniformément dans la turbine pour assurer que celle-ci peut extraire efficacement l'énergie du gaz.  

La conception de la section de transition est cruciale pour garantir une distribution uniforme du flux d'air. Dans une turbine à gaz, aussi bien le mélange de carburant et d'air dans la chambre de combustion que le processus de travail du gaz dans la turbine nécessitent une répartition uniforme du flux d'air. Un flux d'air irrégulier peut entraîner des problèmes tels que la combustion incomplète, un surchauffage localisé ou une répartition inégale des forces sur les pales de la turbine. La section de transition guide le flux d'air pour qu'il circule de manière homogène grâce à des structures internes spéciales telles que des aubes de guidage et des formes progressives des parois, améliorant ainsi les performances et la fiabilité du système entier de la turbine à gaz.

La section de transition entre la chambre de combustion et la turbine influence directement les performances de travail de la turbine. Si la section de transition ne peut pas guider uniformément le gaz à haute température vers la turbine, les pales de la turbine seront soumises à un stress thermique et mécanique inégal. Cela réduira non seulement l'efficacité de la turbine, mais pourrait également endommager les pales de la turbine et réduire la durée de vie du moteur à gaz. De plus, la perte de pression dans la section de transition affectera également la pression du gaz à l'entrée de la turbine, ce qui influencera la capacité de travail de la turbine.