涡轮叶片冷却技术

基本上已形成了由内部冷却和外部冷却以及热障涂层防护组成的叶片冷却方案。典型涡扇发动机冷却供气系统?发动机冷却系统的设计要保证系统在运行时,叶片表面最高温度和温度梯度与设计寿命规定的最大叶片热应力相适应。冷却工质太少会导致叶片温度较高,从而降低热部件工作可靠性,缩短热部件寿命,但冷却工质太多又会降低发动机性能。因而,必须合理设计发动机冷却系统,以使冷却用的压气机抽气量最小,同时能提高涡轮进口燃气温度,达到最大效益。涡轮叶片冷却技术的基本原理?目前,国外广泛用于航空发动机涡轮叶片冷却的基本冷却技术主要有气膜冷却、冲击冷却、发散冷却、肋壁强化换热、绕流柱强化换热等。?基本的冷却原理:冷气从叶片下部进入叶片内部,通过带肋壁的内流冷却通道,对叶片的内表面实施有效的冷却,一部分冷气通过冲击孔,以冲击冷却的形式对叶片前缘内表面进行冷却,一部分通过气膜孔流出,在涡轮叶片表面形成一层冷气薄层,对叶片外表面进行有效的保护,剩下的一部分气体经过叶片尾部的扰流柱,被扰动强化换热以后从尾缘排出。冷却技术的优点?一般来说,冷却技术带来的利益主要体现在以下五个方面: ①因提高涡轮进口温度而提高了推重比;②因允许使用更简单的材料而降低了成本;③因减少金属壁厚度而减轻了重量;④因减小了冷气消耗量而提高了效率;⑤因延长部件寿命而延长了发动机的使用期限。先进冷却技术的发展方向?(1) 挖掘现有冷却方式的潜力,精细组织冷却气流,提高冷却效果。基本冷却方式:气膜冷却、冲击冷却、肋壁强化换热、扰流柱强化换热。?(2) 发展新的冷却结构和冷却方式: 发散冷却,层板冷却。?层板冷却可以大幅度提高燃气温度(200 K ) 或降低冷却空气的消耗量( 30~40 %)。层板冷却的原理:冷气在层板内部许多细小的通道(0. 3~0.4mm) 内流过并吸收热量,然后从气膜孔流出。层板内部有很大的换热面积,细小通道内有很高的换热系数。