Воздухо-воздушные теплообменники системы охлаждения ротора турбины высокого давления в современных авиационных турбореактивных двухконтурных двигателях
Авторы: Нестеренко В.Г., Аббаварам Р.Р.
Опубликовано в выпуске: #11(83)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-11-1827
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Рассмотрены воздухо-воздушные теплообменники в наружном контуре двухконтурных турбореактивных двигателей с малой степенью двухконтурности, а также их модификации, которые отличаются формой и диаметрами трубок, ориентацией пучков трубок в осевом или окружном направлении. Приведены расчеты, выполненные с использованием комплекса ANSYS CFX. Указаны предпочтительные конструкции, выбранные по уровню снижения температуры охлаждающего воздуха, росту потерь давления внутри трубок и в наружном контуре авиационного двигателя. Разработана конструктивная схема двухпоточного трубчатого воздухо-воздушного теплообменника, в котором одновременно охлаждается воздух, отбираемый из промежуточной ступени и за компрессором высокого давления. Научной новизной является использование микротурбулизаторов, которые устанавливаются внутри трубок на гладкой стенке, что позволяет интенсифицировать теплообмен внутри трубок при минимальном увеличении потерь давления охлаждаемого воздуха
Литература
[1] Иванов В.Л., Леонтьев А.И., Манушин Э.А., Осипов М.И. Теплообменные аппараты и системы охлаждения газотурбинных и комбинированных установок. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004, 592 с.
[2] Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацлий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Москва, Машиностроение, 2008, т. 2, 368 с.
[3] Нестеренко В.В. Основные принципы методики комплексной оптимизации облика и параметров узлов горячей части современных и перспективных ТВД. Вестник Московского авиационного института, 2009, т. 16, № 6, с. 82–92.
[4] Нестеренко В.Г., Аббаварам Р.Р. Improvement of the design and methods of designing tubular air-to-air heat exchangers cooling systems of gas turbines. Proceedings of the 30th congress of ICAS-2016. Daejong, South Korea. URL: https://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2016/data/papers/2016_0433_paper.pdf
[5] Бакулев В.И., Голубев В.А., Крылов Б.А. и др. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. Москва, Изд-во МАИ, 2003, 688 с.
[6] Аббаварам Р.Р., Нестеренко В.Г. Конструктивные методы совершенствования критичных узлов системы охлаждения современных высокотемпературных ТВД авиационных ГТД. Научно–технический вестник Поволжья, 2018, № 5, c. 73–77.
[7] Аббаварам Р.Р., Нестеренко В.Г. Совершенствование системы охлаждения современных высокотемпературных ТВД авиационных ГТД. Научно-технический вестник Поволжья, 2017, № 6, c. 75–79.
[8] Иноземцев А.А., Семенов А.Н., Рубинов В.О. и др. Воздухо-воздушный теплообменник для системы охлаждения опор авиационного двигателя ПС-90А. Двигатель, 2008, № 1, c. 15–18.
[9] Ардатов К.В., Нестеренко В.Г., Равикович Ю.А. Повышение эффективности и надежности работы пластинчатых рекуператоров наземных ГТУ. Тез. докл. Труды 59-й Научно-технической сессии по проблемам газовых турбин. Санкт-Петербург, РЭП Холдинг, 2012, с. 78–79.
[10] Кейс В.М., Лондон А.Л. Компактные теплообменники. Москва, Ленинград, Энергоатомиздат, 1982, 224 с.
[11] Калинин Э.К. Эффективные поверхности теплообмена. Москва, Энергоатомиздат, 1998, 408 с.
[12] Incropera F.P., Lavine A.S., De Witt D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 6th edition. New Jersey, John Wiley & Sons, 2007, 997 p.
[13] Cengel Y.A., Ghajar A.J. Heat and Mass Transfer. 5th edition. New Delhi, Tata McGraw Hill Education Private Limited, 2013, 902 p.
[14] Кулиниченко В.Р. Теплообменные расчеты. Киев, Техника, 1990, 165 с.
[15] Дрейцер Г.А. Компактные теплообменные аппараты. Москва, Изд-во МАИ, 1986, 74 с.
[16] Дзюбенко Б.В., Краев В.М., Мякочин А.С. Закономерности и расчет нестационарных турбулентных течений и тепломассообмена в каналах энергетических установок. Москва, Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2008, 384 с.
[17] Лаптев А.Г., Николаев Н.А., Башаров М.М. Методы интенсификации и моделирования тепломассообменных процессов. Москва, Теплотехник, 2011, 335 с.
[18] Нестеренко В.В., Нестеренко В.Г. Исследование и анализ эффективности систем воздушного охлаждения лопаток турбин высокого давления ГТД. Авиационно-космическая техника и технология, 2014, № 7, c. 83–93.
[19] Мамаев М.А. Определение коэффициентов теплоотдачи при моделировании задач в ANSYS CFX. Авиационно-космическая техника и технология, 2011, № 7 (84) , c. 165–169.