автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Разработка, исследование и реализация способа охлаждения элементов ГТД вихревыми энергоразделителями

я

РЫШНСКНЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЖОРНИК Ирина Владимировна

РАЗРАБОТКА, ИССЛЕДОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ СПОСОБА ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ГТД ВИХРЕВЫМИ ЭНЕРГОРАЗДЕЛИТЕЛЯМИ

05.07.05.- - тепловые двигатели летательных аппаратов

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рыбинск - 1992

Работа выполнена в Рыбинском конструкторском бюро моторостроения (НЩП и в Рыбинском авиационном технологическом институте (РАТИ)

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Манушйн 9. А. Консультант - доктор технических наук,

профессор Пиралишвили Ш.А.

Официальные оппоненты- доктор технических наух,

профессор ймн О.Н.

кандидат технических наук, доцент Алексаццренхов В.П.

Ведущее предприятие Рыбинское производственное

объединение моторостроения (ИШ

Зашита состоится /¿^/¿Л?-1992 г. в

'/■у. ¿Рс? часов на заседании Специализированного Совета К 064.42.01 при Рыбинском авиационном технологическом институте

Адрес : Т52934, Россия, Ярославская обл., г.Рыбинск, ул. Пушкина 53, РАТИ.■

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РАТИ

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат технических наук Б.М.Коявхов

'птеегГ з

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. ^ |

. I

! Актуальность теш. При создании современных турбин ГТД различного назначения с высокими начальными параметрами, большими керавномерностями полей температуры,скорости,плотности в потоке газа важной является проблема снижения термических напряжений в пере лопатки путем уменьшения неравномерности температуры.Уже при начальной температуре газа = 1500К миндальное значение местного коэффициента запаса прочности Кможет достигать своего допустимого значения в самой "голодной" точке поперечного сечения пера. Наиболее "горячие" часта лопатки- кромки,а наиболее "холодной" является средняя часть выпуклой к вогнутой поверхности с минимуме» температуря т- на перемычке между охлаж-давиг-ми каналами, Традиционный метод уменьшения- температуркой керазномэркоста заключается в еннтении температуры кромок дзукя основными способами: интенсификацией теплообмена в кромочных каналах турбулкзаторами течения (ребрами,лунками, гакрутхой,струйным натеканкем на стенку,пульсирующей пода"оЯ охладителя и т.д.^ или понижением температуры воздуха, охлаждавшего кройки.путем спутной закрутки или в теплообменнике. Эффективным может быть пвдув охладителя на поверхность пера.Однако в авиадвигателях ввдув может затруд-, нять отключение охладителя на крейсерских режимах полета самолета,а в ГТУ.работашдох на тяжелых сортах топлива,происходит отложение твердых частиц на перфорированной поверхности,что приводит, к снижению пропускной способности оболочки.Поэт ому иногда отказыяаптся от перфорированных лопаток и продолжают поиски в области конвективных схем. В современных охлаждаемых лопатках используют комплекс мер по увеличению глубины охлаждения пер»,что часто приводит к увеличению максимальной температурной неравномерности пера. Так,при доводке одной из конструкций рабочей лопатки с вдк-лоннс-вихревым охлаждением появлялись трещины с внутренней стороны выходной кромки.Э ГТД для самолетов с вертикальным

г а 2100К максимальная неравномерность температуры по наружному профилю сопловой лопатки может достигать 400К. ,

При стехиометрическом сжигании топлива в ГТД У и У1 поколений проблема температурной неравномерности в материале лопаток становится еще более актуальной.

Цель работы:

- разработка научных основ и реализация конвективного способа охлаждения элементов ГТД с применением вихревых энергораэделителей;

- исследование работоспособности я возможностей применения предлагаемого способа охлаждения;

- исследование влияния функционирования системы на изотермичность профиля пера лопатки;

- оптимизация конструкции сопловой лопатой с вихревыми энергораздолителями для её использования;в РВД У и И поколений;

- создание методики расчета предлагаемого способа охлаждения и определение области его применения.

Научная новизна:

- разработаны научные основы и выполнена реализация способа охлаждения пера лопатки вихревыми энергоразделителями;

- определены оптимальные режимные и геометрические параметры конструкции каналов лопатки,охлаждаемой с приме- , нетаем вихревых энергоразделителей;

- экспериментально показано влияние доли охлажденного потока на тепловое состояние лопатки;

- изучены возможности и эффективность использования вихревых знергоразделителей в элементе газового тракта в условиях интенсивного внесшего теплового потока;

- спроектирована конструкция лопатки сверхзвукового соплового аппарата с высокоэффективным комбинированным охлавдением с применением вихревых энергоразделителей;

- определены характер и степень влияния поля инерционных сил в роторе на процесс температуроразделения во

вращающемся противоточном вихревом энергоразделителе;

- определены области применения предлагаемого способа охлаждения в элементах ГТД.

Практическая ценность: - разработанный способ охлажденир позволяет снизить температурную неравномерность погтеречнмх сечений пера лопатки,что в свою очередь определяет повышение надежности её работы;

- спроектированная конструкция сопловой лопатки с комбинированным охлаждением по эффективности не уступает конструкциям современных лопаток с традиционными способами охлаждения;

- разработанные конструкции охлаждаемого соплового аппарата могут использоваться в ГТД ТУ—УТ поколений,работающих на тяжелых сортах тсплива.в ступенях турбин с большими степенями по:шжения давления в газовом потоке или в системе охлаждения.Предлагаемый способ охлаждения эффективен и при решении ряда специфических задач теплообмена в элементах ГТД.

На основании проведенных исследований в РКГМ выпущена документация на установку подвода охлаждающего воздуха в турбину высокого давления с использованием вихревого эффекта применительно к конкретному двигатели, а также поцготовлена конструкторская документация на стойки входного устройства другого двигателя с обогревом зоны обледенения вихревым энергоразделителем.Предварительные расчеты показали,что можно ожидать снижение расхода обогревающего Еоздуха почти вдвое по сравнению с существующей обычной схемой, 'Имеется акт внедрения.

Автор защищает: способ охлаждения элементов ГТД с применением вихревых труб;конструкции разработанных охлаждаемых моделей и лопаток с применением вихревого эфЬекта и результаты исследования их теплового состояния; методику расчета предложенного способа воздействия на тепловое состояние охлаждаемого элемента ГТД.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались

и обсуждались на У и У1 Всесоюзных научно-технических конференциях по вихревому эффекту и его применению в технике (г.Самара,1987 и 1991 гг.),на Всесоюзной конференции по газотурбинным и комбинированным установкам в МВТУ (г.Москва, 1987г.),на научно-техническом семинаре в РКБМ (г.Рыбинск, 1991г.-),на научно-техническом семинаре в РАТИ (г.Рыбинск,1992г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ (в соавторстве).Конструкция лопатки защищена авторским свидетельством.

Объем работа. Диссертация состоит из введения,пяти глав,заключения,изложенных на 407 страницах машинописного текста, содержит 82. рисунков,'; _3 таблиц. Список литературы включает <?5 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБЭТН

В настоящей работе для снижения температурной неравномерности в лопатке при наличии достаточного перепада давления в системе охлаждения предлагается использовать устройство,известное как "вихревая труба" или "вихревой энергоразделитель" (ВЭ).

ВЭ представляет из себя цилиндрический канал (камеру энергоразделения),в который через тангенциальный.за-вихритель подается сжатый газ.В этом канале при закрученном течении газ делится на два .потока - охлажденный и нагретый (рис.1).Нагретый поток 'повышенной энтальпии) движется от завихрителя по периферии камеры энергоразделения и выпускается через дроссель.Охлажденный поток (пониженной энтальпии) течет зоной обратных токов и выходит через диафрагму.ВЭ широко применяется в промышленности.Главное условие его эффективного функционирования- наличие перепада давления.Оптимальный перепад

.(%*/Рх).2- 6.

В турбинах двигателей 1У-У1 поколений прослеживается тенденция использования больших степеней понижения давления газа в ступени (3) ,что обусловливает

возможность применения ВЭ в охлаждаемых лопатках.По прогнозу к 2000 г. будут вводиться в эксплуатацию перспективные двухконтурные турбореактивные двигатели,со степенью повышения давления в компрессоре до = 60, с последней центробежной ступенью компрессора и проти-воточной камерой сгорания; в этом случае нп охлаждение соплового аппарата второй ступени удобно подвести воздух высокого давления из внутреннего кожуха кгмерн сгорания, и использование ВЭ становится раниональным.

Надо отметить,что ВЭ обладает совокупностью достоинств некоторых известных способов охлаждения.Его следует рассматривать как систему средней пропускной способности, как охладитель с высоким коэффициентом теплоотдачи за счет закрученного течения и высоких турбулентных пульсаций в потоках,как воздухо-воздушный теплообменник, по понижению температуры в одном из потоков способный конкурировать с обычным теплообменником.

Понижение температуры = 7~я* у охлаж-

денного потока зависит от параметров охладителя перед завихрителем ( , Т^* ),от перепада давления чл *" , от размеров камеры энергоразделения ( £, с/ ),Если за параметры охладител^взять Т и Р* за компрессором ГТД,то при = 20 ВЭ диаметром 10 мм может обеспечить понижение температуры охлажденного потока на 50К 'рис.2-.

Впервые использовать микроРЛ в лопатке предложили японские ин-»онерн.Их ВЭ расположен в корне рабочей лопатки, а охлажденный поток подается к среднему сечениг, по высоте пера.Тем самым достигается снижение неравномерности температуры по высоте рабочей лопатки.Однако нет сведений, реализована ли эта конструкциям способны ли вообще функционировать ВО во вторичном поле инерционных сил от врагения роторч.

В настоящей работе предлагается среднегабаритный ВЭ встраивать в лспатку таким образом,чтобы камера энергоразделения располагалась вполь высоты средней части пера,

а отлаженный поток выпускался на охлаждение кромок.В этом случае относительно "холодные" выпуклая и вогнутая поверхности пера охлаждаются нагретым потоком ., и повышается температура средней части лопатки."Горячие" кромки охлаждаются воздухе»: пониженной темпера туры,что благоприятно влияет ка теплонапряженное состояние материала. Сущность этого способа снижения максимальной темпе- ' ратурной неравномерности можно показать по диаграмме контрольного варианта допустимой разницы температур в поперечном сечении пора,разработанной расчетной группой, прочности РКРМ (рис.ЗКПо оси ординат графика отложена средняя температура ТЛср^ по сечению лопатки,по сси абцисс - разность (7^щцх^Шп ' в сечении.Область работоспособности лолаткк ограничена : по ординате - средней температурой материала,обусловливающей значение допустимого коэффициента запаса прочности К^ , по абциссе - температурами Т^шш и .обусловлива-

ющими значения допустимых местных коэффициентов запаса прочности К/ц при,растяжении и сжатии.При использовании ВЭ в каналах лопатки в зависимости от параметров системы охлаждения температуры Ъ.ср, и Щ,та& материала могут изменяться различным образом,а т1п растет (на графике отрезок А 7* укорачивается) ,что приводит к увеличению по растяжению в самой .

опасной точке сечения.

Аналитический эксперимент на рабочей лопатхе ( в предположении,что вторичные инерционные силы и внешний тепловой поток не оказывают существенного влияния на процесс енергоразделения в ВЭ1 показал максимальная разность температур в среднем сечении пера может быть снижена до 30$, в результате чего увеличивает-

ся на «» ©5. Однако при этом возрастают энергозатраты в системе подвода охладителя.

РЕАЛИЗАЦИЯ СПОСОБА ОХЛАЖДЕНИЯ В УДОБООБТЕКАЕМОЙ МОДЕЛИ

Для ВЭ зависимость температурного разделения в пото-

ках от соотношения 'их расходов неоднозначна,поэтому был поставлен эксперимент по выбору оптимального режима работы ВЭ для обеспечения наиболзе равномерного и глубокого охлаждения профиля пера.Эксперимент поставлен на удобообтекаемой «модели из стали 20, средняя часть которой охлаждалась воздухом камеры энергоразделения,а входная кромка - охлажденным потоком ВЭ диаметром 15 мм.В двух сечениях поверхности модели и на выходе из охлаждающих каналов были установлены термопары,которые регистрировали температуру стенки лопатки и подогрев воздуха в каналах (рис Л).

В условиях отсутствия газового потока пс показаниям термопар наблюдалась создаваемая ВЭ неизотерличность модели.Еыло определено,что при "^q^ = 3,5 температура входной кромки может быть понижена на 24 К по сравнению с температурой воздуха перед завихрителем Срис.41.

В тепловых испытаниях на режиме газа /г = fi50K , Хг= 0,26 из трех выбранных режимов f соответствующих доле охлааденного потока в 30%, 60« и 80£ от расхода через завихритель^ наилучпим по эффективности [глубине

охлаждения) Q -( J~r* _ )/( 7f- 7gK ) и рав-

номерности -охлаждения поверхности пера как при £r =ic/em ,так и при ~ .оказался

реж/м с долей потока в кромку 60%.

Нанесение на поверхность модели термокраскк ТГ8 показало, что по высоте входной кромки происходит быстрое нарастание температуры стенки,и при относительной дл^гэ пера 4-5 калибров ВЭ хладоресурс охлажденного потока оказывается исчерпакым.Поэтому ВЭ целесообразно применять в относительно коротких лопатках с h./С'та £ 4.

На модели была выполнена визуализация течения охлажденного потока после его поворота на 180° от диафрагмы з круглый к рюмочки it канал. Выявлено, что закрутка охлажденного потока на разрушается и при J^^, ^ 2 может достигать значения 45°.

Измерение подогрева потоков на выходе из каналов мо-

дели показало,что практически при любой ^схл температура на выходе из камеры энергоразделения выше температуры охлажденного потока на выходе из кромочного канала (рис.54.Можно заключить,что в теплообмене с газом через стенки камеры энергоразделения участвует преимущественно нагретый периферийный поток.Это явление имеет некоторую аналогию с процессом внешнего охлаждения камеры энергоразделения,когда при малых и больших долях охлажденного потока не происходит существенного изменения его температуры,и важно при охлаждении лопатки,когда надо получить в обогреваемом гагом ВЭ воздушный поток пониженной температуры для охлаждения кромок.

Получены также данные,что в условиях обдува пера модели газом ( / ~Гг* = 0,68 и Лг = 0,2) КОД ВЭ .работающего в оптимальном режиме,охлаждения,снижается,например,на 4056 при = 3.

РЕАЛИЗАЦИЯ СПОСОБА ОХЛАВДЕНИЯ В СОПЛОВОЙ ЛОПАТКЕ

Используя результаты исследования модели,'способ охлаждения вихревыми энергоразделителями был реализован в сопловой лопатке,имеющей максимальную толщину профиля Стах= 10 мм, хорду & = 55 мм, относительную высоту пера И, /Стлк = 3,5.В лопатке выполнено четыре охлаждающих канала (рис.6).В средней части пера расположены две камеры энергоразделения,в которые из ресивера со стороны внутренней полки через эавихрители подается воздух.Интенсивно закрученный нагретый поток движется от завихрителя к дросселю по периферии камеры энерго- -разделения вдоль лопатки,охлаждает среднюю часть пера и выбрасывается в полость кад верхней полкой.Охлажденный поток поступает на охлаждение кромок и выпускается из лопатки в щель выходной кромки.Геометрические характеристики ВЭ:диаметр камеры энергоразделения Ы = 8,5 мм; относительный диаметр диафрагмы_ с/о =0,5; относительная площадь сопла завихрителя =0,1; относительная длина

ВЭ £ =• 4 калибра с раэвихрителем-пластиной.

Функционирование ВЭ можно наблюдать и в лопатке.Так, при выпуске 305й охладителя в кромочные канал?: и перепаде давления « 2 в условиях отсутствия газового потока

температура 1У0Ёерхности входной кромки пера у корня на 7ГС ниже,чем в средней часта,и на I7K ниже температуры охладителя перед завихрителем. ^

Пр; тепловых испытаниях на режиме 7~r = 650К , Tgx/ Т*а 0,49, 0,76, Rer£ = s-icp сопловая

лопатка показала высокую эффективность охлаждения средней части пера в_корневом и среднем сечениях,где В ■ = 0,5 4* 0,55 ( От = , v^ojtfl» 2),и на входьой кромке у корня,где ^ я.0,4 * 0,47.На периферии эффективность охлаждения входной кромки снижается до 0,25 ,а в средней части - до 0,35 (рис.7).Увеличение расхода охладителя через кромочные каналы от бО£ до 95^ позволяет снизить неравномерность температуры по обводу профиля на ЗОЙ,но при этом растет неизотермичность как по высоте входной кромки,так и средней части пера.

В тепловых испытаниях лопатка с ВЭ сравнивалась с ' лопаткой,имешей конвективное петлевое охлаждение,ту же геплообмекную поверхность к пропускную способность.Из рис.7 видно,что в корневом сечении эффективность охлаждения лопатки с ВЭ значительно вгио.но на периферии пера (у наружной полки) - ниже,чем у лопатки с конвективным потлзрьеч охлаждением.Примечательно,что в лопатке с конвективны.« петлевым охлаждением весь воздух идет на охлаждение входной кромки,а в лопатке с ВЭ - не больше половины от всего расхода,однако теплосьем с входной кромки до 1/3 высоты пера от корня у лопатки с ВЭ выше. Объяснить это можно совокупностью действий интенсивно закрученного охлажденного потока и высокоэффективным охлаждением средней части профиля.Поскольку частично сохранившаяся пссле поворота на 180° закрутка потока в некруглом канале входной кромки бистро разрушается,а в результате теплоподпода температура воздуха бистро повы-

гаается.то и а по высоте входной кромки интен-

сивно снижается.

Превышение подогрева воздуха на выходе из.камерн знэргоразделения над подогревом охлажденного потока в кромочном канале лопатки подтверждает результаты исследований удобообтекаемой модели (рис.54

Таким образом .лопатка с ВЭ данной простой конструкции имеет пониженные значения эффективности охлаждения на периферии пера.

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ ЛОПАТКИ

Снижение неравномерности температуры по высоте входной кромки,выявленной у исследуемой лопатки,было обеспечено путем увеличения расхода воздуха в кромочном канале при сохранении суммарного расхода через лопатку.Рассматривались два возможных способа.В первом из них используется известный ВЭ с дополнительным потоком (рис.8,6^ ,име*иций самую большую холодопроизво-дительность * 0,39. Второй способ заключается

в подаче дополнительного воздуха высокого давления к периферии канала входной кромк:! через иглу-эжектор (рис.8,а^ .Свежая порция воздуха повышенного давления, во-первых,несколько эжектирует охлажденный поток и компенсирует потери давления в охлаждающем тракте,во--вторых,смешиваясь с охлажденным потоком»участвует в охлаждении средней части и периферии входной кромки. По результатам экспериментальных исследований увеличение таким образом расхода воздуха в кромочном канале на 25% позволило повысить эффективность охлаждения входной кромки.на периферии на 12% при том же значении относительногодзасхода воздуха через лопатку^ но несколько меньшей »1,8 (по сравнению с ох л * 2 в исходном варианте лопатки).

При Тг ^ 1650К,когда любая конвективная схема недостаточно эффективна,для охлаждения входной

кромки .рекомендуется лопатка оптимизированной комбинированной конструкции 'рис .8,в\Входная кромка перс зап^шцена пленочной завесой охладителя,выпускаемого из переднего детекторного канала & = .Второй и третий каналы выполены в виде камер знергоразделенил со встречным подводом охладителя ( G = что

обеспечивает снижение температурной неравномерьости по высоте средней части пера к минимальные потеси давления при подаче охлажденных потоков в дефлектор канала выходной кромки.Нагретые потоки выпускаются чэрез перфорации выпуклой и торцевой поверхностей на периферии и у корня лопатки в области газового потока,где • 0,9.

Результаты расчета такой лопатди в условиях Тг =» 2I00K , = 3,5 , = 2,35 показывают,

что эта лопатка по глубине охлаждения и экономичности не'уступает лучшим современным известным лопаткам с_ конвективно-пленочным охлаждением,обеспечивая при & ■ >« 6,9Î эффективность охлаждения О, ^.Увеличе-

ние температура нагретого потока от теплообмена с газом составило значение 80К.Подогрев периферийного вигря от работы ВЭ на I20K обусловил повышение минимальной температуры в средней части лопатки на ~ ЗОК.При расчете теетературы охлажденного потока значение КПД ВЭ понижено на 50$ из-за влияния внешнего нагрева ВЭ,поэтому А s 40К.В результате, разделение температур в потоках позволяет понизить максимальную разность температур между срединой лопатки и выходной кромкой до 155?. Аналитическое сравнение этой лопатки с лопаткой-прототипом, охлаждаемой воздухом высокого и промежуточного давления,показывает,что новая лопатка проигрывает прототипу с изделия по затратам энергии А Е на сжатие охладителя с вычетом выходных потерь 385?, но выигрывает по теплогидравлической эффективности £ => ■ / А В на 25& Здесь $ -количество

теплоты,принятое охладителем,определяемое по подогреву

воздуха в каналах лопатки.

Разработанные охлаждаемые конструкции относятся к сопловым лопаткам.Для ответа на вопрос,способны ли функционировать ВЭ в рабочих лопатках,были получены температурные характеристики ВЭ диаметром 15 ми ( с/о = 0,5 ; = 0,Т; ( ^ /,£ >= 0,6 ; / - 7 с крестовиной у дросселя),закрепленного на вращающемся диске и ориентированного диафрагмой к оси вращения ротора. Если в статических условиях при "

и б-Ю^ температурное разделение в потоках составляло +40К и -30К ,то с увеличением критерия подобия

К • Тг/7г №/(900расл) до 0,3 эти величины снижались по абсолютным значениям до нуля.В числе К -радиус расположения завихрителя от оси ротора, С -длина ВЭ до развитрителя.

В работе показана целесообразность использования предложенного способа воздействия ВЭ на температурное состояние элементов.ГТД при решении других специальных задач теплообмена,В частности,в противообледенительной системе ПД при обогреве кромок стоек входного устройства закрученным потоком камеры энергоразделения можно не только повысить минимальную температуру стенки ь зоне потенциального обледенения ,ио и значительно сэкономить обогревающий воздух,отбираемый из-за компрессора.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ ■

В диссертации разработаны научные основы применения вихревых энергоразделителей в охлаждаемых элементах ГТД и получены следующие основные результаты.

I.Расчетными и экспериментальными исследованиям« показана возможность снижения температурной неравномерности в поперечном сечении лопатки турбины,охлаждаемой с применением вихревых энергоразделителей.Для рабочей лопатки высокотемпературной турбины (по расчету1 может быть обеспечено повышение минимальных местных коэффипи-

ентлв запаса прочности,что улучшает работоспособность лопатки.

2.На экспериментальной стационарной мсдели получено,что для вихревого энергоразделителя,являющегося элементом конструкции охлаждаемой лопатки,оптимальней по эффективности охлаждения лопатки является режим,при котором на охлаждение кромок подастся около 60,? воздуха от расхода через завихритель.

' • З.При работе энергоразделителя,встроенного в охлаждаемый элемент ГТД,в теплообмене с газовым потоком через стенки камеры энергоразделения участвует преимущественно периферийный вихрь,имевщий более высокую температуру.Получены Данные по влиянию подвода тепла извне на КГЩ вихревого энергоразделителя.

4.Разработана и реализована конструкция сопловой лопатки с двумя вихревыми энергеразделмтелями.Тепловые испытания такой лопатки подтвердили высокую эффективность охлаждения в корневом и среднем сечениях пера

(&ср.ч = 0,5 + 0,55; Кр = 0,4 + 0,47) и выявили уменьшение 8 по высота пера лопатки на 25 * 30^.

5.Разработаны мероприятия по оптимизации конструкции охлатадаемых лопаток с вихревыми энергоразделителя-ми.Основные из них: расположение камеры энергоразделения в средней части профиля;подача охлажденного потока в теплонапряженную зону лопатки с сохранением за!срутки потока для интенсификации теплообмена;выпуск нагретого потока из камеры энергоразделения через перфорацию профиля для создания пленочной завесы;снижение радиальной неравномерности температуры лопатил введением дополнительного потока.

6.Спроектирована конструкция лопатки сверхзвукового соплового аппарата с конвективно-пленочнш охлаждением, включаются вихревые энергоразделители в сочетании с известными способами интенсификации теплообмена.Расчетом показана высокая эффективность охлаждения профиля

В » 0,77 при расходе воздуха О- =6,9$ и

ie

T* = 2Ю0К.

''.Экспериментально показано,что инерционные силы от вращения ротора ока&ывают существенное влияние на процесс температуроразделения.что необходимо учитывать при реализации предложенного способа охлаждения в элементах ротора.

8.Предложена методика расчета способа охлаждения лоиатки вихревыми энергоразделителями,в которую входят некоторые зависимости,полученные автором.Определена область применения вихревых энергораэделителей в теплэобменннх системах ГТД.Наибольший эффект ожидается в выоокоперепадкых системах охлаждения турбин, а также при решении специфических задач теплообмена.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. А.С.№ Т434853СССР.Охлаждаемая лопатка газовой турбины./Пиралишвили 1П.А.,гогонолов Е.Н.,Софронов А.Н., Фролова И.В.-Заявка на изобр.Х1 4Т54361...3арегистр. 17.07.88. .

?., Пиралишвили P.A. ,^олова И.В. ,Пиотух C.M.iVfrtöK-тивность охлаждения лопатки рабочего' колеса турбины со встроенными в перо малоразмерными пихревыми знергораз-делителями.-Тезисы докл.Всесоюзной научн.кснЪ.Газотурбинные и комбинированные установки.ДСП.-М. -.МВТУ, 1987.

3; Пиралишвили Ш.А.,Фролова И.В.Лопатка турбины ГТД с вихревым охлаждением пера.-В кн.:Вихревой эффект и его применение в технике/Материалы 5 Всесоюзной науч-но-техн.конф.по вихревому эффекту .-Куйбышев.:КуАИ,Т988, с.87-92.

4. Фролова И.В..Манушин Э,А..Пиралишвили Ш.А.,Пи-отух С.И.Эффективность охлаждения лопатки турбины с встроенными в перо вихревнми энергоразделителями.-Авиационная промышленность,1990,№ 5,с.18-21.

5. Жорник И.В..Манушин'Э.А.,Пиралишвили Ш.А.Влияние режима работы вихреЕого энергоразделителя на

эффективность его охлаждения.-Авиационная промышленность,1991,» I.C.I7-2T.

6. Корник И.В.,Манупшн Э.А.Лопатка турбины с вихревым охлаждением пера.-Авиационная промышленность, 1992,» I.

, 7. Корите И.В..Плралишвили Ш.А.Охлаждение лопаток турбины ВТ.-В кн.:Вихревой эффект и его применение в технике/Материалы б Всесоюзной научнэ-техн.конф. по вихревому эффекту.-Самара.:САН,1992.-в печати.

Л\У/,Ч/Ц(/////////А ¡1 У//.////¿¡В

осевой охлажден- х* Шй поток

дерисЬегайннй на-. гретый поток

Рис.1..'Сонструкция удобообтехаешй шделг, озиагдаемой вихревкм энергоразделкталем, и схема течения в ней воздуха

НО

го с/гмм

Рао.2.Вл2шИ8 масштабного фактора я параметров воздуха пород завшсрмелец на эффект охчатаення в ВЭ а условиях полета И = 0,8; высота П ем; 0,8 >

та

№70

870

970

Ю70

/Г70

/г?е Ъ*.- Т Г

Рис.3.Оценка работоспособности лопаток по' допустимой томпо-ратурной.нерашомернооти

Рно.4.Распределение разностл температур отенкп додели а точке установка термопары и воздуха перед завихрятеле?.! ва входе в ыодаль по профили пера при вкдуте охладителя в атмосферу

Рис.5,Относительный подогрев ~ Т£)/(Т! 1в*)

охлаядвпдего воздуха в каналах модели (I) и лопатки (2) о ВЭ при тепловых испытаниях ,

светлые значки- в канале входной кромки (

темные - в камере внергоразделения ( Т^ =

ДИШ6Щ.

Рво.б.Сгеиа точения воздуха в сопловой лопатка, охяаздотаэй двумя ВЭ

вогнутая пов-та их. пр. вшришя пов-ть

Ряо.7.Сравнение распределения эффективности охлаэделия В кСГг~Т/г )/(Гг*~ по профилю пора лопаток :

I- вошшпкпшо-пеиювой схоцд; 2 - о ВЭ прл (¿£/£-)=0,6; 3- о ВЭ пря (4/£)=0,25

трубка, дополнительного потока

-ггг/у/$>тг

аавихритатя

'Л-А

выпуск нагретого ротона N. у с. в направленна. ' г закрутки

Пврфорвдя дгш вздусза _ тшхтгпгохпг-свтш^^

/Л1!£ДППГМЯ г ШГСТУПРМ

1 конструкции лопатки о ВЗ :

задута в кромочном канале; <5 - 0 потоком известной схемы ; в - со встречным подводом охладителя