خنك كاری داخلی با جت برخوردی و پین-فین برای پره ثابت ردیف اول توربین گاز نیروگاهی

خلاصه اختراع :

در طراحی حاضر، خنك‌كاری داخلی پیشرفته‌ای بر اساس تكنولوژی‌های جت برخوردی و پین-فین برای پره‌‌‌‌های ثابت توربین گاز صنعتی افشا شده است. تكنولوژی‌های استفاده شده در این اختراع به‌ گونه‌ای تعبیه شده است كه فناوری به كار رفته در هر قسمت از پره، متناسب با بار حرارتی اعمال شده از طرف گازهای داغ بر آن قسمت می‌باشد. در نتیجه با افزایش میزان كارایی و بازده سیستم خنك‌كاری، مقدار دبی مصرفی سیال خنك‌كن كاهش یافته است كه موجب افزایش راندمان توربین نیز شده است. در عین حال ماكزیمم دمای پره كاهش یافته و توزیع یكنواخت‌تری برای دمای پره حاصل شده است كه این عوامل نیز موجب افزایش عمر پره در برابر دما‌های بالا می‌گردند. در حالی كه در روش‌های خنك‌كاری مرسوم پیشین، خنك‌كاری پره به شدت غیریكنواخت بوده و باعث به وجود آمدن نقاط داغ در پره و در نهایت كاهش عمر آن می‌شود. بدین ترتیب برای خنك‌كاری لبه‌ی حمله كه در معرض بیشترین بار حرارتی از سمت گازهای داغ می‌باشد و در پی آن از حساسیت بالایی برخوردار است، از جت برخوردی با قطری بزرگتر از سایر نواحی استفاده شده است. در ادامه هوای عبوری از دو سمت جانبی اینزرت عبور كرده و خنك‌كاری سطح مكش و سطح فشار پره را انجام می‌دهد. برای دستیابی به انتقال حرارت با نرخ بالاتر، در مسیر عبور جریان از سطح مكش و فشار پین-فین‌هایی به صورت مماس به اینزرت جانمایی شده‌اند. 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 آرایه‌ای از پین-فین‌های سرتاسری استفاده شده است. كم بودن ضخامت پره در لبه‌ی فرار، استفاده از جت برای خنك‌كاری این ناحیه را غیر عملی می‌سازد. در عین حال پین-فین‌ با وجود اجرایی بودن در لبه‌ی فرار، دارای ضریب انتقال حرارت قابل توجه می‌باشد. در نهایت انتظار می‌رود كه طرح حاضر قادر به ایجاد خنك‌كاری بهینه در وین‌های طبقات اول توربین‌های نیروگاهی بوده و نیازمندی‌های عمر قطعه در شرایط كاری موتور را برآورده سازد.