Mga Pangunahing Impormasyon sa Turbine - Teknolohiya ng Pagganap at Paggawang-Kulay ng Turbine

Estruktura ng Axial Flow Turbine

Ang turbine ay isang rotary power machine na nagbabago ng entalpiya ng isang trabaho na likido sa mekanikal na enerhiya. Ito ay isa sa mga pangunahing bahagi ng mga propulsyon ng eroplano, gas turbines, at makinilya ng bapor. Ang pagbabago ng enerhiya sa pagitan ng turbine at compressor at ng hangin ay talo sa proseso. Kinakailangan ng compressor ang mekanikal na enerhiya habang ito'y tumatakbo, at ang ilaw ng hangin ay nakakakuha ng mekanikal na enerhiya habang dumadagdag sa presyon at entalpiya nito. Habang gumagana ang turbine, inilalabas ang trabaho ng pader mula sa pader ng turbine. Bahagi ng trabahong ito ay ginagamit upang surpin ang sikat sa mga beying at magtrabaho ng mga kabitang gamit, at ang natitirang bahagi ay tinatanggap ng compressor.

Ipinag-uunawa rito ang mga turbinang may axial flow lamang. Ang turbine sa isang engine ng gas turbine ay karaniwang binubuo ng maraming antas, ngunit matatagpuan ang stator (nozzle ring o guide) sa harap ng umiikot na impeller. Ang channel ng bintana ng elemento ng turbine ay konuergente, at ang mataas na temperatura at mataas na presyon na gas mula sa combustion chamber ay umepanda at nagpapabilis dito, habang naglalabas ang turbine ng mekanikal na trabaho.

Karakeristikang pang-pagpapadala ng init ng panlabas na ibabaw ng bintana ng turbine

Kinokonsulta ang koefisyente ng pagpapalit ng init sa pagitan ng gas at ibabaw ng bintana gamit ang pormula ng Newton cooling.

Sa presyon at sugat na ibabaw, ang pinakamataas na koepisyon ng konbektibong pagsisiyasat ay nasa unang bahagi ng kinalabasan. Habang mabubulag pa ang laminar boundary layer, bababa din ang konvektibong koepisyon ng pagsisiyasat; sa punto ng transisyon, ang konvektibong koepisyon ng pagsisiyasat ay aabrupto magtaas; pagkatapos ng transisyong ito papunta sa turbulent boundary layer, habang mabubulag pa ang viscous bottom layer, bababa din ang konvektibong koepisyon ng pagsisiyasat. Sa sugat na ibabaw, ang posibilidad ng paghiwa ng agos sa likod na bahagi ay maiiwasan upang makitaas muli ang konvektibong koepisyon ng pagsisiyasat.

Paglalamig sa Shock

Ang impingement cooling ay gamit ang isa o higit pang jet ng malamig na hangin upang mag-impak sa mainit na ibabaw, bumuo ng malakas na pagpapalitan ng init sa lugar ng impak. Ang katangian ng impingement cooling ay may mataas na koepisyente ng transfer ng init sa pader ng lugar ng pagpapahinto kung saan nagdidigma ang malamig na agos ng hangin, kaya maaaring gamitin itong pamamaraan ng paglalamig upang ipakuha ang pinagtuunan ng pansin na paglalamig sa ibabaw.

Ang impingement cooling ng loob na ibabaw ng unang bahagi ng turbine blade ay isang limitadong espasyo ng impingement cooling, at hindi makakamix ang jet (malamig na agos ng hangin) libremente sa paligid ng hangin. Ipinapakita sa sumusunod ang impingement cooling ng isang bakanteng target plane, na siyang pundasyon para sa pag-aaral ng impluwensya ng impingement agos at transfer ng init.

Inihahayag sa figure ang patok ng isang bertikal na impluensya sa isang target na plano na may isang butas. Malaki ang plano ng target at walang pag-ikot, at wala ring iba pang kros-na-agos na likido sa ibabaw nito. Kapag hindi napakalapit ang distansya sa pagitan ng nozzle at ng ibabaw ng target, maaaring ituring ang isang bahagi ng labas ng jet bilang libreng jet, o kilala rin bilang ang core section ( ⅰ ) at ang base section ( ⅱ ) sa figure. Kapag ang jet ay lumapit sa ibabaw ng target, simulan ng hangganan ng labas ng jet na magbago mula sa linya patungo sa kurba, at pumasok ang jet sa turning zone ( ⅲ ), tinatawag ding stagnation zone. Sa rehiyon ng stagnation, nakumpleto ng jet ang transisyon mula sa agos na patungo sa ibabaw ng target patungo sa agos na paralelo sa ibabaw ng target. Pagkatapos ng kompletong 90 ° sa paglipat, ito ay pumapasok sa rehiyon ng pader na jet (IV) ng susunod na seksyon. Sa rehiyon ng pader na jet, ang likido ay umuubong patuloy na paralelo sa layuning ibabaw, at ang kanyang panlabas na hangganan ay mananatiling isang tulad na linya. Malapit sa pader ay mayroong napakababang laminar boundary layer. Ang jet ay nagdala ng malaking halaga ng malamig na hangin, at ang dumarating na bilis ay napakataas. Ang turbulensiya sa rehiyon ng pagpapatigil ay din ay napakalaki, kaya ang heat transfer coefficient ng impact cooling ay napakahusay.

Kumakalawang Paggawa

（1）Direktang kanlurang pagsikip sa loob ng tsip

Ang hangin na pangcooling ay dumara-dara direkta sa loob na kavitya ng gabay nang radial, humahanga ng init sa pamamagitan ng kumakalawang pagsisikat upang mabawasan ang temperatura ng katawan ng tsip. Gayunpaman, sa kondisyon ng tiyak na dami ng hangin na pangcooling, ang kumakalawang pagsisikat na koefisyente ng paraan na ito ay mababa at limitado ang epekto ng paglalamig.

(2) Maramihang kanluran sa loob ng tsip (multi-kavitya design)

Ang disenyo ng multi-cavity ay hindi lamang nagpapataas ng koepisyente ng pagpapalipat ng init sa pagitan ng malamig na hangin at sa loob na ibabaw ng bintana ng turbine, kundi pati na rin nagpapataas ng kabuuan ng lugar ng pagpapalit ng init, nagpapataas ng panloob na pagpupush at oras ng pagpapalit ng init, at may mataas na rate ng paggamit ng malamig na hangin. Maaaring mapabuti ang epekto ng paglalamig sa pamamagitan ng wastong distribusyon ng malamig na hangin. Gayunpaman, may mga kasunod din ang disenyo ng multi-cavity. Dahil sa mahabang distansya ng paghuhula ng malamig na hangin, maliit na lugar ng paghuhula, at maraming liko ng hangin, dadagdagan ang resistensya ng pagsisikad. Ang komplikadong anyo na ito ay nagdidiskarte rin sa kadakilaan ng proseso ng pagproseso at nagiging mas taas ang gastos.

（3）Ang estraktura ng rib ay nagpapatakbo ng init at nagpapataas ng koepisyente ng pagpapalipat ng init

Bawat rib sa ribbon na anyo ay nagtatrabaho bilang elemento ng pagdistrubahan ng pagsisikad, na sanhi ang likido na mawala sa boundary layer at bumuo ng mga vortex na may magkakaibang lakas at sukat. Ang mga vortex na ito ay nagbabago sa anyo ng pagsisikad ng likido, at ang proseso ng pagpapalit ng init ay tinataas nang husto sa pamamagitan ng pagtaas ng turbulensya ng likido malapit sa pader at ang periodikong pag-exchange ng masa sa pagitan ng malalaking mga vortex at ng pangunahing sapa.

Ang paglilimpyo ng spoiler column ay may maraming hanay ng cylindrical ribs na inilarawan nang isang tiyak na paraan sa loob ng loob na kanal ng paglilimpyo. Ang mga cylindrical ribs na ito ay hindi lamang tumataas sa lugar ng pagbabago ng init, kundi pati na rin ang pagtaas ng pakikipaghalili sa iba't ibang rehiyon ng malamig na hangin dahil sa distrubasyon ng pagsisikad, na maaaring mabilis na taasin ang epekto ng pagpapalit ng init.

Film Cooling

Ang pamamahid ng hangin ay tumutukoy sa pagbubuhat ng malamig na hangin mula sa mga butas o espasyo sa init na ibabaw at pagsisimula ng isang layer ng malamig na pelikula ng hangin sa init na ibabaw upang blokehin ang pagsisikip ng init ng solid na dingding mula sa mainit na gas. Dahil ang malamig na pelikula ng hangin ay blokeha ang pakikipag-ugnayan ng pangunahing alon ng hangin at ang working surface, ito ay naiwasto ang layunin ng pagiging thermal insulation at pagpigil sa korosyon, kaya't ilang literatura rin ay tinatawag itong paraan ng paglalamig bilang barrier cooling.

Ang mga nozzle ng pamamahid ng pelikula ay madalas na may hugis bulat na butas o hilera ng bulat na butas, at minsan ay ginawa sila bilang dalawang dimensiyonal na slots. Sa tunay na mga estraktura ng paglalamig, madalas na mayroong tiyak na anggulo sa pagitan ng nozzle at ng ibabaw na sinusog.

Ang maraming pag-aaral tungkol sa silindral na mga butas noong dekada ng 1990 ay ipinakita na ang ratio ng pagsusubasuba (ang ratio ng malalim na pamumuhunan ng jet sa mainstream) ay maaaring maimpluwensya nang husto ang epekto ng adiabatic na pelikula ng cooling ng isang singil na hanay ng silindral na mga butas. Pagkatapos dumating ang jet ng malamig na hangin sa mainstream na mataas na temperatura na gas na lugar, ito ay magiging isang paaralan ng forward at reverse na umuubos ng vortex pairs, kilala din bilang kidney-shaped vortex pair. Kapag ang pagsusubasuba ng hangin ay kumpletong mataas, bukod sa forward vortices, ang outflow din ay maaaring humanda ng counter-rotating vortices. Ang reverse na vortex na ito ay dadampot sa mataas na temperatura ng gas sa mainstream at dalhin ito sa trailing edge ng blade passage, kung kaya't bababaan ang epekto ng pelikula ng cooling.