Turbinų pagrindai - turbinės ir jų lapelių šaldymo technologija

Aksialus srautas turbinės struktūra

Turbinė yra sukinių jėgos mašina, kuri pavercia darbo skysčio entalpiją į mechaninę energiją. Ji yra vienas iš pagrindinių komponentų lėktuvų variklių, dujų turbinės ir dangaus turbinės. Tarp turbinės ir kompresoriaus bei oro srauto energijos konversija vyksta priešingai. Kompresorius vartojant mechaninę energiją padidina oro mechaninę energiją, kai jis veikia, o oro slaptį ir entalpija didėja. Kai turbinė veikia, iš jos šoninio virno atliekama darbo išmetimo funkcija. Dalis šoninio darbo naudojama norint pereiti smūgius ant riebalų ir judėti priedais, o likusi dalis gaunama kompresoriu.

Čia aptariami tik ašinis srautų turbinos. Gazo turbine esančioje turbine dažniausiai yra kelias etapai, bet statinys (isparinio apvynio arba vadovo) yra įmontuotas prieš sukamąjį impelerį. Turbino elementinio etapo lėlių kanalas yra susilpninančias, ir iš degimo kameros ateinančios aukštos temperatūros ir aukštos slėgio dujos jame išplėsti ir pagreitintos, tuo tarpu turbine išveda mechaninę darbą.

Turbinos lėlio išorinio paviršiaus šilumos perdavimo charakteristikos

Tarp dujų ir lėlio paviršiaus konvektiniame šilumos perdavime koeficientas apskaičiuojamas naudojant Niuto šilumos atemimo formulę.

Sparčiojo ir sugriuvimo paviršiaus atžvilgiu, konvektinis šilumos perdavimo koeficientas yra didžiausias lopos priekiniame brėžinyje. Kai lamineris ribinio sluoksnio graduolis kartu tiesiog kyla, konvektinis šilumos perdavimo koeficientas kartu mažėja; perėjimo taške konvektinis šilumos perdavimo koeficientas netrukus didėja; po perėjimo į triukšmingąjį ribinį sluoksnį, kartu su klajamuoju apatiniu sluoksnio graduoliu, konvektinis šilumos perdavimo koeficientas kartu mažėja. Sugriuvimo paviršiuje galimas srovės atskyrimasis už partijos dalies sukels konvektinio šilumos perdavimo koeficiento nedidelę padidėjimą.

Šokis esamojo

Švirkstamasis šaldo yra naudojamas vienas ar daugiau šaltos oro srautų, kad jie susidurtų su karšta virimiu, formuojant stiprią konvekcijos šilumos perdavimą poveikio zonoje. Švirkstamojo šaldymo charakteristika yra tai, kad ant sienos paviršiaus, kurioje šaltas oro srautas pasieks stagnacijos zoną, yra aukštas šilumos perdavimo koeficientas, todėl šis šaldymo būdas gali būti naudojamas kaip derintinis šaldymas paviršiui.

Turbinos lopžio priekinio krašto vidinio paviršiaus švirkstamasis šaldymas yra riboto erdvės švirkstamasis šaldymas, ir švirkštis (šaltas oro srautas) negali laisvai mišyti su aplinkiniu oru. Apačioje aprašomas vienasknių plokštuminio tikslinio švirkstamojo šaldymo atvejis, kuris yra pagrindas tyrime nustatyti švirkstamojo srauto poveikį šilumos perdavimui.

Viduryje pavaizduotas vienodo dydžio vertikaliojo poveikties plokštumos judesys. Plokštuma yra pakankamai didelė, neturi sukimosi, o jos virpinyje nėra kitų kryžminio srauto skysčių. Kai atstumas tarp trakavimo prietaisų ir plokštumos paviršiaus nėra labai artimas, trakavimo išėjimo dalis gali būti laikoma laisvu trakavimu, vadinama branduolio dalimi ( ⅰ ) ir pagrindo dalimi ( ⅱ ). Kol trakavimas artėja prie plokštumos paviršiaus, trakavimo išorinė riba prasideda keitimasi nuo tiesinės į kreivę, o trakavimas įeina į sukrėtimosi zoną ( ⅲ ), taip pat vadinama statmenos zonos. Statmenos zonoje trakavimas baigia perėjimą nuo srauto, statomo prie plokštumos paviršiaus, į srautą, lygiagrečią plokštumos paviršiui. Po to, kai trakavimas užbaigia 90 ° suženiu, jis patekia į sieninio straumėjimo zoną (IV) kitos dalies. Sieninio straumėjimo zone, skysčius teka lygiagrečiai su tikslu paviršiumi, o jo išorinė riba lieka tiesi linija. Artimai prie sienos yra labai plona laminerio kraštinių sluoksnis. Strazdas nuskoniauja didelį kietavimo oro kiekį, o patekimo greitis yra labai aukštas. Stagnacijos zonoje virpamumas taip pat yra labai didelis, todėl šilumos perdavimo koeficientas vamzdžio šaldoje yra labai aukštas.

Konvekcijos šaldymas

(1) Raidinis tiesioginis šaldymo kanalas lopos viduje

Šaldymo oro srautas tiesiogiai teka per vadovinės lopos vidaus erdvę raidiniu kryptimi, sugriautas šilumą konvekcijos šilumos perdavimu, kad sumažintų lopos kūno temperatūrą. Tačiau, esant tam tikram šaldymo oro kiekiui, šios metodes konvekcijos šilumos perdavimo koeficientas yra mažas ir šaldymo efektyvumas yra ribotas.

(2) Keli šaldymo kanalai lopos viduje (daugiaerdvių dizainas)

Kuriamasis dizainas ne tik padidina konvektinį šilumos perdavimo koeficientą tarp šalo oro ir turbinos lopų vidinės paviršiaus, bet taip pat padidina bendrą šilumos mainų plotą, padidina vidaus srautą ir šilumos mainų laiką bei turi aukštą šalo oro naudojimo efektyvumą. Šaldo oro srauto racionalus skirstymas gali pagerinti šaldymo efektą. Tačiau kuriamasis dizainas turi ir nuostolių. Dėl ilgo šaldo oro cirkuliacijos atstumo, mažo cirkuliacijos ploto ir oro srauto daugybės apšarvų, padidės srautinių pasipriešinimas. Ši sudėtinga struktūra taip pat padidina technologinių procesų sunkumus ir padaro kainą aukštesnę.

（3）Strypučių struktūra stiprina konvektinį šilumos perdavimą ir spoilerio stulpelio šaldymą

Kiekviena riba ribų struktūroje veikia kaip srauto triukšmo elementas, dėl kurio skysčius atskiriasi nuo ribinio sluoksnio ir kyla vamzdynai su skirtingomis jėgomis ir dydžiais. Šie vamzdynai keičia skysčio srauto struktūrą, o šilumos perdavimo procesas gausiškai patobulėja dėl didesnio skysčio triukšmo artiniame sienelės erdvėje ir periodinio masės mainų tarp didelių vamzdynų ir pagrindinio srauto.

Špinatų stulpelio šaldymas yra sudarytas iš kelių eilučių cilindrinių ribų, kurios yra išdėstytos tam tikru būdu vidinėje šaldymo kanale. Šios cilindrinių ribų ne tik padidina šilumos mainų plotą, bet ir padidina šaltosios oro tarpusavyje mišinį dėl srauto triukšmo, kas gali esminiu būdu padidinti šilumos mainų efektyvumą.

Filmo šaldymas

Keitinių sriubų šiluminis uždegimas yra toks, kad iš karštų paviršių skyliai ar tarpeliai išleidžia šaltą oro sriubą ir ant karštų paviršių formuoja šalčio sriubos sluoksnį, kuris blokuoja karštų dujų šiluminius perdavimus į tinkinio sienelę. Kadangi šaltasis oro sluoksnis blokuoja pagrindinio oro srauto ir darbo paviršiaus susijungimą, tai pasiekiama izoliacijos ir korozijos prevencijos tikslus, todėl kai kuriose publikacijose šiam šaldymo būdui vadinama kilpos šaldymu.

Keitinių sriubų šaldymo trakai dažniausiai yra apvalūs skyliai arba apvalių skylių eilutės, o kartais jie gaminiama kaip dvimatės sparnelės. Faktiškose šaldymo konstrukcijose tarp trakų ir šaldomo paviršiaus yra nustatytas tam tikras kampas.

Daugelis 1990-ųjų studijų apie cilindriškus skylus rodo, kad šilumos nuošlepiamo filmo efektyvumas iš vienos eilutės cilindriškų skylių yra didžiai įtakojamas suvičio santykiu (tankios srovės straipsnio prieš pagrindinę srovę santykis). Kai šaltas oro srautas įsilieja į pagrindinę aukštąją temperatūrą turintį dujų srautą, jis suformuoja porą priekinių ir atvirkštinę sukamąją vortikulinių porą, kartais vadinamą nerciuoju vortikulinių pora. Kai suviškio intensyvumas yra gana didelis, be priekinių vortikulių, išnykstantysis srautas taip pat suformuoja atvirkštinę sukamąją vortikulinę. Šis atvirkštinis vortikulis užfiksuoja pagrindinės srovės aukštąją temperatūrą ir praneša ją į lopą tarp paleių, todėl sumažina šilumos nuošlepiamo filmo efektyvumą.