Классификация систем охлаждения

1). По виду охладителя	®	воздушная	® Комбинированная
®	паровая
®	жидкостная
¯ вода	¯ топливо

2). По схеме течения охладителя	®	открытая	® с выводом охладителя в атмосферу
®	замкнутая	® с выводом охладителя в проточную часть

3). По способу охлаждения	®	конвективная
®	заградительное (пленочное)
®	пористое

В замкнутых системах (рис. 3.3) жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует в замкнутом контуре, включающем внутренние полости лопаток, насос и теплообменник. Теплоноситель отбирает тепло от горячих лопаток, а затем охлаждается в теплообменнике потоком холодного воздуха или топливом.

Замкнутые системы обеспечивают большую эффективность охлаждения, то есть меньшие затраты энергии на охлаждение и большее снижение температуры охлаждаемых деталей. Однако они сложны по конструкции и имеют большую массу.

В качестве перспективной системы замкнутого типа можно рассматривать двухфазную систему, в которой теплоноситель подается к охлаждаемым деталям в жидком виде насосом, и на охлаждаемых поверхностях испаряется и в виде двухфазной смеси поступает в теплообменник-конденсатор, где пар конденсируется. Схема такой системы – такая же, как на рис. 3.3, однако вместо обычного теплообменника в ней используется теплообменник-конденсатор.

Из всех известных в настоящее время способов охлаждения лопаток газовых турбин существенными преимуществами (в первую очередь – простотой и эксплуатационной надежностью) обладает открытая схемы воздушного охлаждения. Однако, как было показано ранее, с ростом температуры газа растет потребный расход охлаждающего воздуха и снижается положительный эффект от повышения температуры газа. Поэтому одной из основных задач является повышение интенсивности охлаждения лопаток, с целью снижения расхода охлаждающего воздуха.

При проектировании высокотемпературных газотурбинных двигателей приходится решать вопрос о целесообразности той или иной конструкции охлаждаемых лопаток. При этом учитываются требования экономичности, ограничения габаритных размеров, удельной массы двигателя, а также обеспечения его надежности.

Важнейшими являются также технологические ограничения, особенно в условиях крупносерийного производства.

Тем не менее, практика создания высокотемпературных ГТД показывает, что связанное с введением охлаждения усложнение конструкции и технологии с избытком компенсируется повышением экономичности и увеличением удельной тяги. Чем эффективней система охлаждения, тем больше эта компенсация.

Развитие способов охлаждения позволяет проанализировать историю развития охлаждаемых лопаток.

Дата добавления: 2015-08-26