Вы здесь

Системы пленочного охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин


Номер работы - M 62 НАГРАЖДЕНА

Представлено Институтом технической теплофизики НАН Украины.

Авторы:Панченко Н.А., к.т.н., БезлюднаяМ.В., к.т.н., ПетельчицВ.Ю., к.т.н.

В работе с использованием теоретического и экспериментального подходов впервые изучены новые системы пленочного охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин с подачей охладителя в углубления различной формы и при создании сложной вихревой структуры перед поверхностью охлаждения. Новые системы пленочного охлаждения не уступают по теплофизической эффективности лучшим зарубежным аналогам типа «fan-shape», но характеризуются более простой технологией и меньшей стоимостью изготовления.

Получены новые научные данные, характеризующие физическую структуру турбулентного вихревого потока, закономерности локальной и средней эффективности пленочного охлаждения, основные факторы, определяющие высокую теплофизическую эффективность систем пленочного охлаждения.

Созданы научные основы новых систем пленочного охлаждения, которые учитывают влияние на эффективность пленочного охлаждения параметра вдува, ускорения и внешней турбулентности потока, кривизны поверхности и неизотермичности системы, которые наиболее характерны для современных и перспективных газотурбинных двигателей энергетического и транспортного назначения.

Новые научные результаты соответствуют мировому уровню в данной области знаний, а в отдельных случаях превышают его; они вносят первостепенный вклад в теорию систем охлаждения лопаток газовых турбин, а также в теорию теплообмена в целом.

Результаты работы в форме методик расчета внедрены в Государственном предприятии Научно-производственный комплекс газотурбостроения «Зоря»-«Машпроект» (г. Николаев), в Институте технической теплофизики НАНУ при разработке теоретических основ поверхностно-вихревых систем, а также в учебном процессе Физико-технического института НТУУ «КПИ имени Игоря Сикорского» (специализация «физика новейших источников энергии»), что подтверждено актами внедрения и использования.

Экономический эффект от внедренияболее интенсивных поверхностно-вихревых схем пленочного охлаждения лопаток заключается в снижении до 20 % расхода охлаждающего воздуха и, как следствие, повышение КПД на 2 %, что позволяет экономить около 5 % топливного природного газа. Для ГТД мощностью 25 МВт (ДП НПКГ «Зоря»-«Машпроект», г. Николаев), при работе на природном газе, при его стоимости 215 $ за 1000 м3, экономия денежных средств составит 2,18 млн.$ за время до капитального ремонта (25 тыс.час.), а для общего ресурса (100 тыс.час.) — 8,72 млн.$. Применение исследованных конфигураций позволяет снизить число капитальных ремонтов газотурбинных двигателей с четырех до трех.

Количество публикаций:52, в т.ч. 25 статей (23 – в изданиях, включенных в международных наукометрических базах данных (SCOPUS, Web of Science, Index Copernicus, Scholar, INSPEC, Ulrich's Periodicals Directory, РИНЦ)), 26 тезисов докладов в сборниках материалов международных научно-технических конференций, 1 методическое пособие для высших учебных заведений. Общее количество реферируемых публикаций согласно базе данных Google Shcolar – 36, в частности, в базе SCOPUS – 2, общий индекс цитирования – 12, h-индекс – 3 (за работой). Новизна и конкурентоспособность технических решений защищена 1 патентом Украины. Защищены 3 кандидатские диссертации.

n/a