터빈 블레이드
일정한 압력 비율에서 터빈 진입 온도(구정)가 증가함에 따라 엔진의 열효율이 증가합니다. 그러나 블레이드가 큰 원심 응력을 받고 고온에서 재료가 약하기 때문에 고온은 터빈을 손상시킬 수 있습니다. 따라서 터빈 블레이드 냉각은 필수적입니다. 현재의 현대 터빈 설계는 터빈 부품을 능동적으로 냉각시킴으로써 달성되는 1900 켈빈보다 높은 입구 온도로 작동하고 있습니다.
냉각 방법편집
성분의 냉각은 공기 또는 액체 냉각에 의해 달성될 수 있습니다. 액체 냉각은 높은 비열 용량과 증발 냉각의 기회 때문에 더 매력적인 것 같지만 누출,부식,질식 및 기타 문제가있을 수 있습니다. 이 방법에 대해 작동합니다. 다른 한편으로는,공기 냉각은 주요 교류로 출력된 공기를 아무 문제 없이 허용합니다. 가스 터빈 블레이드에 사용되는 냉각의 많은 기술이있다;대류,필름,증산 냉각,냉각 삼출,핀 핀 냉각 등 내부 및 외부 냉각의 범주에 속하는. 모든 방법은 자신의 차이가 있지만,그들은 모두 터빈 블레이드에서 열을 제거하기 위해(종종 압축기에서 출혈)쿨러 공기를 사용하여 작동합니다.
내부 냉각편집
대류 냉각편집
그것은 블레이드 내부 통로를 통해 냉각 공기를 통과시켜 작동합니다. 열은 잎을 통해서 유도에 의해,그리고 그 후에 잎의 안쪽에 흐르는 공기로 대류에 의해 옮겨집니다. 이 방법에는 큰 내부 표면적이 바람직하므로 냉각 경로는 뱀 모양이고 작은 지느러미로 가득 찬 경향이 있습니다. 블레이드의 내부 통로는 원형 또는 타원형 모양 일 수 있습니다. 냉각 블레이드 팁을 향해 허브에서 이러한 통로를 통해 공기를 전달 하 여 이루어집니다. 이 냉각 공기는 공기 압축기에서 나옵니다. 가스 터빈의 경우 외부 유체는 냉각 통로를 통과하여 블레이드 팁의 메인 스트림과 혼합되는 비교적 뜨겁습니다.
충돌 냉각편집
대류 냉각,충돌 냉각의 변이는 고속 공기를 가진 잎의 안 표면을 명중해서,작동합니다. 이를 통해 일반 대류 냉각보다 더 많은 열이 대류에 의해 전달 될 수 있습니다. 충돌 냉각은 열 부하가 가장 큰 지역에서 사용됩니다. 터빈 블레이드의 경우,리딩 에지는 최대 온도 및 따라서 열 부하를 갖는다. 충돌 냉각은 베인의 중간 화음에도 사용됩니다. 잎은 중핵에 구렁 입니다. 내부 냉각 통로가 있습니다. 냉각 공기는 리딩 에지 영역에서 유입되어 후행 에지를 향해 회전합니다.
외부 냉각편집
필름 냉각편집
필름 냉각(박막 냉각이라고도 함)은 널리 사용되는 유형으로 대류 및 충돌 냉각보다 높은 냉각 효과를 허용합니다. 이 기술은 구조의 여러 작은 구멍이나 슬롯을 통해 냉각 공기를 블레이드 밖으로 펌핑하는 것으로 구성됩니다. 그런 다음 냉각 공기의 얇은 층(필름)이 블레이드의 외부 표면에 생성되어 온도(1300-1800 켈빈)가 블레이드 재료(1300-1400 켈빈)의 융점을 초과 할 수있는 주 흐름으로부터의 열 전달을 감소시킵니다. 표면을 냉각하는 필름 냉각 시스템의 능력은 일반적으로 냉각 효과라는 매개 변수를 사용하여 평가됩니다. 더 높은 냉각 효과(최대 값 1)는 블레이드 재료 온도가 냉각수 온도에 더 가깝다는 것을 나타냅니다. 블레이드 온도가 고온 가스 온도에 접근하는 위치에서 냉각 효과는 0 에 접근합니다. 냉각 효과는 주로 냉각수 흐름 매개 변수 및 주입 형상에 의해 영향을받습니다. 냉각수 흐름 매개 변수에는 냉각수 및 주류 흐름 특성을 사용하여 계산되는 속도,밀도,송풍 및 운동량 비율이 포함됩니다. 주입 형상 파라미터는 구멍 또는 슬롯 형상(즉,원통형,형상 구멍 또는 슬롯)및 주입 각도로 구성된다. 1970 년대 초 미국 공군 프로그램은 필름 및 대류 냉각 터빈 블레이드의 개발에 자금을 지원했으며 그 방법은 현대 터빈 블레이드에서 보편화되었습니다.냉각기 블리드를 흐름에 주입하면 터빈 등방성 효율이 감소되고,냉각 공기의 압축(엔진에 동력을 제공하지 않음)은 에너지 적 페널티를 초래하며,냉각 회로는 엔진에 상당한 복잡성을 추가합니다. 이러한 모든 요소는 터빈의 증가에 의해 허용되는 전반적인 성능(전력 및 효율성)의 증가에 의해 보상되어야합니다 temperature.In 최근 몇 년 동안 연구자들은 필름 냉각을 위해 플라즈마 액추에이터를 사용할 것을 제안했습니다. 유전체 장벽 방전 플라즈마 액추에이터를 사용하여 터빈 블레이드의 필름 냉각은 로이와 왕에 의해 처음 제안되었습니다. 가스 흐름을위한 구멍 근처에 설정된 말굽 모양의 플라즈마 액추에이터는 필름 냉각 효과를 크게 향상시키는 것으로 나타났습니다. 이전 연구에 이어 실험적 방법과 수치 적 방법을 모두 사용한 최근 보고서는 플라즈마 액추에이터를 사용하여 냉각 향상 효과를 15%입증했습니다.
냉각 유출편집
블레이드 표면은 표면에 작은 오리피스의 큰 숫자를 갖는 것을 의미 다공성 물질로 제조된다. 냉각 공기는 필름 또는 더 차가운 경계층을 형성하는 이러한 다공성 구멍을 통해 강제됩니다. 이 균일 한 냉각 외에 전체 블레이드 표면에 냉각제의 삼출에 의해 발생합니다.
핀 핀 냉각편집
좁은 트레일 링 에지 필름 냉각 블레이드로부터의 열 전달을 향상시키기 위해 사용된다. 잎 표면에 핀 탄미익의 배열이 있습니다. 이 배열에서 그리고 측벽을 통해 열 전달이 이루어집니다. 냉각제가 높은 각측정속도를 가진 탄미익의 맞은편에 흐르기 때문에,교류는 분리하고 깨웁니다 형성됩니다. 핀 핀 및 핀 사이의 간격의 유형이 가장 중요 한 열 전송 속도 쪽으로 기여 하는 많은 요인.
증산냉각편집
이것은 블레이드에 냉각 공기의 박막을 생성한다는 점에서 필름 냉각과 유사하지만,공기가 구멍을 통해 주입되는 것이 아니라 다공성 쉘을 통해”유출”된다는 점에서 다르다. 냉각의이 유형은 균일 하 게 차가운 공기로 전체 블레이드를 커버 높은 온도에서 효과적입니다. 증산 냉각 블레이드는 일반적으로 다공성 쉘이있는 단단한 스트럿으로 구성됩니다. 공기는 스트럿의 내부 채널을 통해 흐른 다음 다공성 쉘을 통과하여 블레이드를 냉각시킵니다. 필름 냉각과 마찬가지로 증가 된 냉각 공기는 터빈 효율을 감소 시키므로 그 감소는 향상된 온도 성능과 균형을 이루어야합니다.
