[发明专利]一种燃气透平静叶流道微细颗粒沉积与换热特性测试试验系统

权利要求书

1.一种燃气透平静叶流道微细颗粒沉积与换热特性测试试验系统，其特征在于，包括燃烧室(1)、主流燃气通道、透平叶栅试验段(9)、颗粒加料系统、光学测试系统/红外热像系统(27)、透平叶片冷却气流供给系统以及试验尾气处理系统；其中，

燃烧室(1)的出口连通主流燃气通道的入口，主流燃气通道的出口连通透平叶栅试验段(9)的入口，透平叶栅试验段(9)的出口连通试验尾气处理系统的入口；

透平静叶流道(10)设置在透平叶栅试验段(9)内；透平叶栅试验段(9)前侧面设置有拍摄窗口(28)，光学测试系统/红外热像系统(27)正对拍摄窗口(28)设置，透平叶栅试验段(9)的前侧面和后侧面上分别设置有前打光窗口(35)和后打光窗口(31)，前光源系统(36)和后光源系统(33)分别正对前打光窗口(35)和后打光窗口(31)设置；

工作状态时，颗粒加料系统用于采用正压加料的方法将微细颗粒输送到主流燃气通道内，来自燃烧室(1)的高温燃气用于与微细颗粒充分掺混后，流入透平叶栅试验段(9)；透平叶片冷却气流供给系统用于将预定温度、压力的气流输送至透平静叶内部，实现透平静叶气膜冷却功能；两个光源系统发出的光照射到颗粒，使得光学测试系统能够拍摄到颗粒在透平静叶流道(10)内及叶片表面附近的运动行为、颗粒在透平静叶表面的沉积分布；关闭两个光源系统，开启红外热像系统，则能够获得透平静叶表面不同时刻的温度场分布，试验尾气经冷却后排入地沟。

2.根据权利要求1所述的一种燃气透平静叶流道微细颗粒沉积与换热特性测试试验系统，其特征在于，透平静叶流道(10)由三片透平静叶片组成。

3.根据权利要求1所述的一种燃气透平静叶流道微细颗粒沉积与换热特性测试试验系统，其特征在于，主流燃气通道包括三通(2)、闸阀(3)、收缩掺混段(4)、平衡段(5)、圆变方通道(6)、方形通道(7)及燃气压力-温度测量装置(8)；其中，三通(2)的第一入口与燃烧室(1)的出口连通，闸阀(3)设置在三通(2)的第二入口处，三通(2)的出口依次连通收缩掺混段(4)、平衡段(5)、圆变方通道(6)和方形通道(7)，方形通道(7)的出口连通透平叶栅试验段(9)的入口，燃气压力-温度测量装置(8)设置在方形通道(7)内。

4.根据权利要求3所述的一种燃气透平静叶流道微细颗粒沉积与换热特性测试试验系统，其特征在于，颗粒加料系统包括螺杆加料器(23)、颗粒输送管(24)、窗口冷却气管(25)以及用于提供压缩空气的第一压缩机(21)，第一压缩机(21)的出口分为两路，一路连通颗粒输送管(24)的入口，颗粒输送管(24)的出口伸入至收缩掺混段(4)内，另一路连通窗口冷却气管(25)的入口，窗口冷却气管(25)的出口分为两路，一路通过第一吹扫管(29)伸入至拍摄窗口(28)内，另一路通过第二吹扫管(32)伸入至后打光窗口(31)内；螺杆加料器(23)设置在颗粒输送管(24)上。

5.根据权利要求4所述的一种燃气透平静叶流道微细颗粒沉积与换热特性测试试验系统，其特征在于，透平叶片冷却气流供给系统包括第二压缩机(11)、电加热器(13)、压力-温度-流量测量装置(14)和冷却气流输送管(15)；其中，第二压缩机(11)的出口分为两路，一路通过第三吹扫管(34)伸入至前打光窗口(35)内，另一路连通冷却气流输送管(15)的入口，冷却气流输送管(15)的出口伸入至透平静叶流道(10)的静叶腔内，实现透平静叶的气膜冷却功能；电加热器(13)和压力-温度-流量测量装置(14)均设置在冷却气流输送管(15)上。

6.根据权利要求1所述的一种燃气透平静叶流道微细颗粒沉积与换热特性测试试验系统，其特征在于，透平静叶流道(10)可拆卸设置在透平叶栅试验段(9)内，透平叶栅试验段(9)底部设有冷却空气管路，且透平叶栅试验段(9)用于测试不同叶栅型线结构、不同气膜冷却孔结构透平静叶流道的颗粒沉积特性和换热特性，进而准确获取颗粒沉积质量和颗粒沉积形貌分布。

7.根据权利要求1所述的一种燃气透平静叶流道微细颗粒沉积与换热特性测试试验系统，其特征在于，试验尾气处理系统包括依次连通的排气矩形段(16)、排气压力测量装置(17)、方变圆通道(18)和圆形排气管(19)，排气矩形段(16)的入口连通透平叶栅试验段(9)的出口，圆形排气管(19)的出口处设置有尾气冷却液(20)，通过透平叶栅试验段(9)的含尘燃气依次流经排气矩形段(16)、排气压力测量装置(17)、方变圆通道(18)和圆形排气管(19)，经过尾气冷却液(20)冷却处理后排入地沟。