Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Турбомашины и турбоустановки

Диссертационная работа:

Липин Алексей Владимирович. Разработка высокоэффективных систем охлаждения лопаток перспективных стационарных газотурбинных установок : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.12 : Санкт-Петербург, 2004 156 c. РГБ ОД, 61:05-5/562

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Основные условные обозначения. 8

Глава 1. Обзор, состояние вопроса, постановка задачи исследования. 10

1.11 Обзор и анализ основных работ по экспериментальному и

расчетному исследованию эффективности конвективно-пленочного

охлаждения зоны входной кромки лопатки 10

1.2. Обзор основных методов гидравлического расчета систем

охлаждения лопаточных аппаратов высокотемпературных газовых

турбин 34.

1.31 Обзор основных методов теплового расчета систем охлаждения

лопаточных аппаратов высокотемпературных газовых турбин. 46

1.4. Цель и задачи исследования. 63

Глава 2. Программа испытаний направляющих лопаток. Объекты исследования,
оборудование для проведения экспериментального исследования.
Методики проведения экспериментальных исследований
и обработки опытных данных 65

  1. Цель экспериментального исследования и программа испытаний направляющих лопаток 1-й ступени турбины на экспериментальных стендах 65

  2. Объекты исследования. 67

  3. Оборудование для проведения экспериментального исследования. 69

  4. Методика обработки опытных данных, способы представления результатов измерений, диапазоны их изменения и погрешности результатов опытного исследования 77

Глава 3. Гидравлические и тепловые испытания опытных направляющих
лопаток 1-й ступени турбины, результаты экспериментов.
Эффективность воздушного охлаждения направляющих лопаток.
Выводы по результатам испытаний 85

3.1. Результаты экспериментального определения пропускной
способности охлаждающего тракта опытных направляющих лопаток

и отдельных его элементов 85

  1. Результаты экспериментального исследования теплового состояния опытных направляющих лопаток на газодинамическом стенде 88

  2. Оценки эффективности воздушного охлаждения опытных направляющих лопаток 99

3.4. Выводы по результатам испытаний. 103

Глава 4. Проверка методики теплового расчета лопаток с конвективно-
пленочной системой охлаждения. Расчет теплового состояния
направляющей лопатки на параметры натурного режима работы.
Модернизация конструкции лопатки 105

4.1. Расчетное определение расходных характеристик направляющей

лопатки 1 -й ступени турбины при параметрах эксперимента 105

4.2. Расчетное определение теплового состояния направляющей лопатки

1-й ступени турбины при параметрах эксперимента 116

4.3. Расчет теплового состояния направляющей лопатки 1-й ступени

турбины на параметры натурного режима работы 132

4.4. Расчет теплового состояния модернизированной конструкции
направляющей лопатки 1-й ступени турбины на параметры

натурного режима работы и оценка ее работоспособности 143

Заключение 149

Библиографический список использованной литературы. 151

Введение к работе:

Актуальность работы. Главными задачами современного газотурбостроения являются повышение экономичности и надежности работы газотурбинных установок всех типов; Основным способом совершенствования экономических показателей; ГТУ является повышение.начальных параметров термодинамического цикла, и прежде всего - начальной і температуры газа; Если; учесть, что начальная температура газа перед турбиной.современных стационарных энергетических ГТУ достигает 1500 -*- 1700 К, в то время как максимальная допустимая температура используемых, в настоящее время материалов с приемлемыми пределами жаропрочности находится на уровне 1100 -?- 1200 К, то становится очевидной необходимость введения охлаждения горячих деталей проточной части турбины ГТУ. Это в первую очередь относится к направляющим лопаткам 1-х ступеней турбин, которые работают в условиях сложного термонапряженного состояния.

С момента начала разработок систем охлаждения лопаточного аппарата высокотемпературных газовых турбин? вначале наибольшее распространение получили способы внутреннего конвективного охлаждения воздухом, отбираемым за ступенями компрессора ГТУ и движущимся по внутренним каналам в охлаждаемых лопатках. Вместе с тем, расчетные исследования показателей экономической эффективности ГТУ свидетельствуют о том, что применение внутренней конвективной системы охлаждения оказывается экономически выгодным до начальных температур газа перед турбиной не выше 1450 -^ 1500 К. При более высоких начальных температурах и соответствующих им степенях повышения давления в ГТУ на уровне 20 + 25 внутреннее конвективное охлаждение ЛА турбины не обеспечивает требуемого срока службы лопаток при приемлемых расходах охлаждающего воздуха. Вэтих случаях находят применение комбинированные способы охлаждения, в которых внутреннее конвективное охлаждение дополняется внешним пленочным охлаждением.

Поэтому создание расчетных моделей лопаток газовых турбин с конвективно-пленочной системой охлаждения, верифицированных на основе экспериментальных исследований систем охлаждения такого типа, является актуальной задачей.

Цель работы состоит в создании высокоэффективных систем охлаждения і лопаток мощных стационарных энергетических ГТУ на основе расчетно-

5 экспериментальных исследований воздушных конвективно-пленочных систем охлаждения НЛ 1-й ступени турбины стационарных энергетических ГТУ. Задачи исследования:

1. Обзор и анализ работ по современным методам гидравлического и теп
лового расчетов систем охлаждения лопаточных аппаратов ВГТ.

  1. Обзор и анализ основных работ по расчетному и экспериментальному исследованию эффективности воздушного конвективно-пленочного охлаждения лобового участка обвода входной кромки лопаток 1-х ступеней ВГТ.

  2. Проведение экспериментальных исследований по определению расходных характеристик как отдельных элементов; так и тракта охлаждения в целом для опытных лопаток направляющего аппарата (НА) 1-й ступени турбины с конвективно-пленочным охлаждением.

  3. Проведение экспериментальных исследований по определению теплового состояния как в условиях чисто заградительного, так и в условиях комбинированного (конвективно-пленочного) воздушного охлаждения опытных лопаток НА 1-й ступени турбины.

5: Разработка комбинированной; с использованием программного комплекса COLD; и коммерческого пакета FLUENT, методики теплового * расчета лопатки НА 1-й ступени ВГТ с воздушным конвективно-пленочным охлаждением.

  1. Тестирование и корректировка разработанной методики по опытным данным тепловых и гидравлических испытаний экспериментальной охлаждаемой НЛ с конвективно-пленочным охлаждением.

  2. Проектирование на базе разработанной методики лопатки НА 1-й ступени ВГТ с начальной температурой газа 1700 К, использующей комбинированное (конвективно-пленочное) охлаждение.

Научная новизна:

  1. Получены экспериментальные расходные характеристики как отдельных элементов, так и тракта охлаждения в целом для лопаток НА 1-й ступени турбины с конвективно-пленочным охлаждением.

  2. Установлены характеристики эффективности конвективно-пленочного воздушного охлаждения лопаток НА 1-й ступени турбины.

  3. Разработана комбинированная расчетная модель лопатки НА 1-й ступени

ВГТ с конвективно-пленочным охлаждением, реализованная-в среде программного комплекса COLD и коммерческого пакета FLUENT, что позволило с требуемой точностью при умеренной затрате вычислительных ресурсов определять тепловое состояние лопатки.

Достоверность результатов и справедливость разработанных методик подтверждаются: результатами наладочных опытов; оценкой точности как результатов -. измерений, так и получаемых опытных данных; совпадением в сопоставимых условиях результатов настоящего исследования с результатами других авторов; совпадением результатов расчетов с экспериментом.

Личный вклад автора определяется участием в постановке задачи, подготовке и проведении опытов, обработке и анализе экспериментальных данных, разработке программ и методик расчета, анализе расчетных данных, проектировании лопатки НА 1-й ступени ВГТ.

Автор защищает:

  1. Расчетную модель лопатки НА 1-й ступени ВГТ с конвективно-пленочным* охлаждением и разработанную на базе этой модели методику расчета теплового состояния охлаждаемой лопатки.

  2. Результаты расчетно-экспериментального исследования гидравлических характеристик и теплового состояния; опытной охлаждаемой НЛ с конвективно-пленочной системой охлаждения.

  3. Теплогидравлические характеристики, эффективность охлаждения и запасы по работоспособности спроектированной охлаждаемой лопатки НА 1-й ступени ВГТ с начальной температурой газа перед турбиной 1700 К.

Практическая ценность работы заключается в создании с использованием разработанной і расчетной модели методики * расчета теплового состояния лопатки; НА 1 -и ступени ВГТ с комбинированным конвективно-пленочным охлаждением и проектировании по этой методике НЛ турбины для нового поколения ГТУ с начальной температурой газа перед турбиной на уровне 1700 К.

Апробация работы. Основные материалы диссертации; доложены на XLVIII научно-технической сессии по проблемам газовых турбин (Рыбинск, 2001), 3-й Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, 2002) и L научно-технической сессии по проблемам газовых турбин (Санкт-Петербург, 2003).

*

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы. Работа содержит 156 страниц текста, включая 74 рисунка, 11 таблиц и список литературы из 59 наименований.

Подобные работы
Лебедев Александр Серафимович
Разработка отечественной энергетической газотурбинной установки среднего класса мощности с применением комплекса современных расчетно-экспериментальных методов
Хает Станислав Иосифович
Разработка и реализация элементов диагностического модуля для мониторинга состояния конденсационной установки паровой турбины
Лунин Игорь Александрович
Исследование функционирования сетевых подогревателей теплофикационных турбин Т-250/300-240 и разработка системы их технической диагностики
Готовцев Андрей Михайлович
Разработка и исследование систем стабилизации течения пара в выхлопных патрубках и выносных регулирующих клапанах паровых турбин
Васин Олег Евгеньевич
Разработка, апробация и реализация методов совершенствования газоперекачивающих агрегатов, эксплуатируемых в условиях многониточной газотранспортной системы
Ануров Юрий Михайлович
Эффективные методы интенсификации теплообмена в системах охлаждения лопаточных аппаратов высокотемпературных газовых турбин
Назаренко Андрей Владиславович
Эффективность составных проницаемых оболочек в сопловых лопатках газовых турбин с проникающим охлаждением
Келина Анастасия Юрьевна
Разработка нечетких обучаемых моделей и систем управления установкой ускоренного охлаждения в прокатном производстве
Щербаков Алексей Владимирович
Разработка системы управления установки прецизионной электронно-лучевой сварки
Жарков Роман Геннадьевич
Исследование и разработка высокоэффективной двухступенчатой установки для систем аспирации и пневмотранспорта текстильной промышленности

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net