Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Гидродинамика и теплообмен в роторах и трансмиссиях газотурбинных двигателей. Уменьшение температурных напряжений в дисках.

Сопоставление эффективности охлаждения проставочных колец в полостях при различных схемах течения охладителя

Выбор схемы охлаждения ротора газотурбинного двигателя существенным образом влияет на теплоотдачу в полости ротора, а следовательно на теплонапряженность и экономичность двигателя в целом.

В связи с этим представляется важным сопоставить эффективность теплоотдачи на примере цилиндрической поверхности внутри полости ротора при радиальной, промежуточной, петлевой и осевой схемах течения охладителя через полость.

При сопоставлении за определяющую температуру принята температура охладителя на входе в полость, за определяющий размер — ширина полости. Числа Рейнольдса, независимо от схемы течения, определялись по расходной компоненте

где L — длина цилиндрической теплоотдающей поверхности внутри полости, м;

G — массовый расход охладителя, кг/с;

F — площадь цилиндрической теплоотдающей поверхности;

У— удельный вес охладителя, кг/м3.

Тогда

Числа Нуссельта для каждой схемы течения охладителя через полость рассчитывались при одинаковых расходах охладителя, постоянной частоте вращения исследуемой полости и при одинаковой площади сечений каналов, по которым осуществляется подвод охладителя к полости и отвод охладителя из нее.

На рисунке 1.39 показаны результаты обработки опытных данных при различных схемах течения охладителя. Если принять теплоотдачу цилиндрической поверхности в полости при петлевой схеме течения охладителя за единицу, то по эффективности теплоотдачи схемы вентиляции полостей распределятся в следующей последовательности по убывающей: радиальная, промежуточная, с осевым протоком и замкнутая. Теплоотдача в схеме с осевым протоком охладителя существенно зависит от ширины кольцевой щели, через которую охладитель поступает в полость и, нагреваясь, покидает ее. Как видно из рисунка 1.39, при уменьшении ширины кольцевой щели с 28 до 3 мм (при неизменном расстоянии между дисками образующими полость) теплоотдача в полости уменьшается в 1,62 раза для всего диапазона сопоставляемых чисел Рейнольдса.

Сопоставление эффективности схем вентиляции полостей роторов ГТД

Рис. 1.39. Сопоставление эффективности схем вентиляции полостей роторов ГТД

Исследованные закономерности теплоотдачи цилиндрических поверхностей в полостях роторов ГТД дискобарабанной конструкции при различных схемах вентиляции позволяют сделать следующие выводы.

1. При изучении влияния расстояния между дисками на теплоотдачу цилиндрической поверхности в полости ротора дискобарабанной конструкции установлено, что при размеры полости на теплоотдачу

цилиндрической поверхности влияния не оказывают. Некоторое увеличение теплоотдачи пропорциональное множителю наблюдалось при уменьшении размеров полости в диапазоне 0,104 < ИЬ <0,152, что можно объяснить увеличением кратности циркуляции охладителя в результате уменьшения объема полости.

  • 2. Увеличение расстояния между ступицами дисков приводит к увеличению интенсивности теплоотдачи цилиндрической поверхности в полости, что объясняется улучшением условий для затекания в полость и выхода из полости охладителя.
  • 3. Тепловые опыты подтверждают выводы, сделанные при визуальных наблюдениях о том, что во вращающихся слабо вентилируемых полостях горячий теплоноситель всплывает к оси вращения. Этим объясняется наибольшая эффективность петлевой схемы по сравнению с радиальной, полупетлевой и схемой с осевым протоком и указывает на то, что при разработке новых эффективных схем вентиляции полостей роторов необходимо, чтобы принудительный контур циркуляции совпадал по направлению с естественным, ускоряя его движение.
  • 4. Увеличение чисел Рейнольдса во всех схемах течения охладителя через полость приводит к увеличению теплоотдачи в полости. В то же время скорость возрастания теплоотдачи цилиндрических поверхностей, как следует из рисунка 1.39, во всех схемах охлаждения по сравнению с теплоотдачей при петлевой схеме снижается с увеличением чисел Рейнольдса, причем это снижение примерно постоянно для всех сопоставленных схем вентиляции в исследуемом диапазоне чисел Рейнольдса.
  • 5. Установлено, что уменьшение площади сечения выходных отверстий по сравнению с площадью сечения входных отверстий приводит к увеличению циркуляции охладителя в полости и к возрастанию теплоотдачи цилиндрической поверхности.
  • 6. Сопоставление схем вентиляции, выполненное при заторможенном роторе рабочего участка, показало, что наиболее эффективной в этом случае является радиальная схема, по отношению к которой полупетлевая и петлевая схемы имеют коэффициент теплоотдачи на цилиндрической поверхности внутри полости меньше соответственно на 6 и 21 %.
  • 7. Увеличение числа каналов, подводящих в полость охлаждающий воздух, с двух до четырех приводит к увеличению теплоотдачи цилиндрической поверхности внутри неподвижной полости в 1,9 раза, во вращающейся — в 1,6 раза при одинаковых числах Рейнольдса и неизменной площади теплоотдающей цилиндрической поверхности. При увеличении числа каналов с четырех до шести теплоотдача возрастает соответственно в 1,46 и 1,32 раза, при увеличении числа каналов с шести до восьми — в 1,34 и 1,25 раз.
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы