2 / 13
А.Ф. Третьяков
2
Для предотвращения перегрева передней кромки ТЛ применяют
непроникающее (конвективное) и проникающее охлаждение.
Непроникающее охлаждение заключается в том, что струю охла-
ждающей среды подают под давлением через полость корпуса лопат-
ки на внутреннюю поверхность передней кромки. Однако такая схе-
ма не обеспечивает надежного охлаждения ТЛ при использовании в
качестве рабочей среды высокотемпературных и высокоскоростных
газовых потоков.
Система проникающего охлаждения передней кромки лопаток
обеспечивает выход охлаждающего газа на их поверхность, что спо-
собствует повышению эффективности теплозащиты. Известны две
схемы проникающего охлаждения: конвективно-заградительное и
пористое.
При конвективно-заградительной схеме охлаждения выход охла-
ждающей среды достигается за счет перфорации на передней кромке
лопатки. Однако наличие струй, выходящих из отверстий, вызывает
газодинамическое нарушение, а при большой разности температур
между охлаждающей средой и корпусом лопатки приводит к возник-
новению в ней термических напряжений и возможному разрушению
передней кромки.
Перспективным методом тепловой защиты лопаток высокотем-
пературных ПГУ является проникающее пористое охлаждение.
Двойной механизм этого метода охлаждения, который состоит из по-
глощения тепловой энергии, поступающей от рабочего тела (газа),
при проникновении охладителя через пористую оболочку и оттесне-
ния высокотемпературного потока от поверхности ТЛ охладителя,
обеспечивает высокую эффективность тепловой защиты ТЛ.
Анализ систем охлаждения турбинных лопаток.
Наиболее эф-
фективные системы охлаждения имеют лопатки современных авиа-
ционных турбин, газом-охладителем в которых является сжатый
компрессором воздух. В стационарных газотурбинных установках
можно использовать и другие охладители, например перегретый во-
дяной пар. При заданных температурах газа
Т
г
, обтекающего лопатки
турбины, и охладителя
Т
охл
интенсивность теплообмена в ТЛ может
характеризоваться относительной величиной охлаждения (безраз-
мерной относительной температурой)
г
л
г
охл
(
) / (
),
Т Т Т Т
где
Т
л
— температура лопатки.
Чем интенсивнее процесс теплоотдачи, тем при меньшем относи-
тельном расходе газа-охладителя
G
достигается надежное охлажде-
ние.