Охлаждение деталей проточной части

В ГТУ используют теплоотвод от горячих узлов турбины а сопряженные детали. Температура почти всей лопатки турбины близка к температуре газа и только ее корневая часть имеет более низкую температуру. С целью отвода большого количества тепла от лопатки в газовых турбинах применяют жидкостное или воздушное охлаждения лопаток.

В настоящее время находит применение воздушное охлаждение сопловых и рабочих лопаток, которое разделяется на конвективное, заградительное (пленочное) и комбинированное.

При конвективном охлаждении воздух через отверстия в местах крепления лопаток подается во внутреннюю полость лопаток. Для лучшего распределения воздуха и увеличения его скорости в полость лопатки вставлен дефлектор (стержень). Эффект охлаждения дости­гается, если воздух подается в полый дефлектор, откуда он прямым натеканием через отверстия охлаждает стенки лопатки изнутри. Такой способ широко применяется в охлаждаемых сопловых лопатках.

На Рис. 50 показана конструкция охлаждаемых лопаток конвективным способом.

Рис. 50. Комбинированный (а) и конвективный (б) способы охлаждения рабочих лопаток.

Заградительное (струйное или пленочное) охлаждение заклю­чается в подаче охлаждающего воздуха из центрального канала на поверхность лопатке через отверстия или щели в ее стенках. В ре­зультате на поверхности лопатки создается пленка охлаждающего воздуха.

На Рис. 50, б) показан комбинированный способ охлаждения рабочих лопаток первой ступени турбины.

Охлаждающий воздух отбирается за компрессором и подается через центральное отверстие вала во внутренние полости ротора дис­ковой конструкции откуда через ряд сверлений в диске он подводится к пазам крепления лопаток и далее к лопаткам. Различные формы сечения охлаждаемых лопаток изображены на Рис. 51.

 

Рис. 51. Типы охлаждаемых лопаток

Охлаждение дисков ротора

Охлаждение дисков производится одним из следующих способов:

- радиальный обдув;

- струйное охлаждение;

- продувка воздуха через зазоры хвостов лопаток;

- заградительное и комбинированное охлаждение.

На Рис. 52 схематично показано охлаждение диска газовой тур­ины ГТУ-20. Эта конструкция во многом является типичной. Как видно из рисунка, радиальный обдув сочетается с охлаждением обода диска продувкой воздуха через зазоры хвостов лопаток.

Рис. 52. Схема охлаждения ротора турбины

На Рис. 53 показана схема охлаждения ротора, собранного из отдельных дисков, продувкой воздуха через хвостовики рабочих лопаток, а также охлаждение обода диска струйным способом. Последний способ нашел применение в газовых турбинах.

Рис. 53. Схема охлаждения дискового ротора: а) - продувка череххвостовики рабочих лопаток; б) - струйным способом.