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遷移部：燃焼室とタービンを接続する主要な橋
遷移部の形状は通常、徐々に変化するパイプです。その断面積は、圧縮機から燃焼室に向かって徐々に増加します。これは、圧縮機出口の気流速度と圧力が高く、断面積を増やすことで気流速度を下げ、気流が燃料とよりよく混合し、燃焼室で安定して燃焼できるようにするためです。その長さは、ガスタービンの全体的な設計と性能要件に応じて異なります。一般的に言えば、その長さの設計では、気流の均一な遷移と圧力損失の最小化を考慮する必要があります。
遷移セクションは高温と高圧に耐える必要があるため、特に燃焼室出口からタービンへの遷移セクションは、高温の燃焼ガスの洗浄に直面しなければなりません。そのため、通常はニッケルベースの合金などの耐高温合金材料が使用されます。製造プロセスの観点から、精密鋳造技術を使用して、内部表面が滑らかであることを確保し、空気の流れの摩擦抵抗を減らします。同時に、一部の遷移セクションでは、内部冷却チャネルの設計も採用され、冷却空気を導入してコンポーネントの温度を下げ、高温環境での構造の完全性と安定した性能を確保します。
圧縮機から燃焼室への移行中、主な機能は気流の速度と圧力を調整することです。圧縮機出口の気流速度は速いですが、燃焼室では燃料と空気の十分な混合と安定した燃焼を確保するために比較的低速の気流が必要です。移行セクションでは、徐々に変化する断面積を通じて気流速度が低下し、それに応じて圧力が変化し、燃焼室入口の要件を満たします。燃焼室からタービンまでは、移行セクションで高温高速のガスがタービンに均等に流入できるようにして、タービンがガスから効率的にエネルギーを抽出できるようにする必要があります。
遷移セクションの設計は、均一な気流を確保するために重要です。ガスタービンでは、燃焼室での燃料と空気の混合とタービンでのガスの作業プロセスの両方で、均一な気流分布が必要です。不均一な気流は、不完全燃焼、局所的な過熱、タービンブレードへの不均一な力などの問題を引き起こす可能性があります。遷移セクションは、ガイドベーンや緩やかな壁形状などの特殊な内部構造を通じて気流が均一に流れるようにガイドし、ガスタービンシステム全体の性能と信頼性を向上させます。
燃焼室とタービンの間の遷移部は、タービンの作動性能に直接影響します。遷移部が高温ガスをタービンに均一に導くことができない場合、タービンブレードは不均一な熱応力と機械的応力を受けます。これにより、タービンの効率が低下するだけでなく、タービンブレードが損傷し、ガスタービンの耐用年数が短くなる可能性もあります。また、遷移部の圧力損失もタービン入口のガス圧力に影響を与え、タービンの作動能力に影響を与えます。
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