خنك‌كاری چندكاناله مارپیچی برای پره‌ی متحرك طبقه‌ی اول توربین گاز صنعتی

خلاصه اختراع :

سیستم خنك‌كاری داخلی برای پره‌‌‌ی متحرك توربین گاز به‌ گونه‌ای است كه فناوری به كار رفته در هر قسمت، متناسب با بار حرارتی اعمال شده از گازهای داغ بر آن قسمت می‌باشد. بدین ترتیب در نواحی كه دارای حساسیت پایین‌تری هستند، میزان كمتری از سرمایش هوای خنك‌كاری صرف می‌شود و همچنین در نواحی بحرانی كه حساسیت بالاتری دارند، خنك‌كاری با شار بالاتری اعمال می‌شود. با افزایش میزان كارایی و بازده سیستم خنك‌كاری، مقدار دبی مصرفی سیال خنك‌كن كاهش می‌یابد كه راندمان توربین را افزایش می‌دهد. همچنین ماكزیمم دمای پره كاهش و توزیع یكنواخت‌تری برای دمای پره حاصل میشود كه موجب افزایش عمر پره در دما‌های بالا می‌شود. در روش‌های خنك‌كاری پیشین، خنك‌كاری پره بسیار غیریكنواخت بوده و باعث به وجود آمدن نقاط داغ در پره و كاهش عمر آن می‌شود. چون لبه‌ی حمله در معرض بیشترین بار حرارتی از سمت گازهای داغ است و حساسیت بالایی دارد، برای خنك‌كاری این ناحیه از كانال مارپیچ جداگانه‌ای شامل ریب‌های V شكل به منظور افزایش ضریب انتقال حرارت استفاده می‌شود. هوای عبوری از این كانال مارپیچ ناحیه‌ی بالای پره را خنك كرده و از قسمت بالایی لبه‌ی فرار خارج می‌شود. به جز این كانال مارپیچ، سیستم خنك‌كاری پره، شامل دو كانال مارپیچ دیگر نیز می‌باشد كه وظیفه‌ی خنك‌كاری ناحیه‌ی میانی و لبه‌ی فرار پره را بر عهده دارند. در این دو كانال مارپیچ برای خنك‌كاری ناحیه‌ی میانی پره، سطح مقطع بزرگ بوده و از تكنولوژی ریب با تراكم پایین و سطوح گسترده استفاده شده است تا از افت فشار زیاد در این نواحی جلوگیری شود. جریان این دو كانال مارپیچ نیز در نهایت خنك‌كاری لبه‌ی فرار را تامین كرده و از مجرای انتهایی لبه‌ی فرار به جریان اصلی تخلیه می‌شود. خنك‌كاری لبه‌ی فرار نیز معمولاً از اهمیت بالا برخوردار می‌باشد زیرا به‌ دلیل نازك بودن پره در این ناحیه، احتمال آسیب حرارتی بالا می‌باشد. بدین جهت برای خنك‌كاری لبه‌ی فرار از تركیب ریب‌ها و آرایه‌ای از پین-فین‌ها با تراكم نسبتاً بالا استفاده شده است. نازك بودن پره در انتهای لبه‌ی فرار استفاده از ریب‌ها را مشكل می‌كند. اما پین-فین‌ها هم ضریب انتقال حرارت را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند و هم نازك بودن پره مانعی برای ساخت آن‌ها نمی‌باشد.