[发明专利]一种基于蒸汽冷却的双层透平叶片内部冷却结构

权利要求书

1.一种基于蒸汽冷却的双层透平叶片内部冷却结构，其特征在于，包括透平叶片(1)及多孔介质层(3)；

透平叶片(1)内设置有空腔，多孔介质层(3)位于透平叶片(1)内的空腔内，多孔介质层(3)内设置有内部腔室(4)，多孔介质层(3)的外壁与透平叶片(1)的内壁之间形成中间腔室(2)，透平叶片(1)的尾缘或端部设置有蒸汽出口(5)，内部腔室(4)内充满有饱和水，中间腔室(2)内充满过热蒸汽；

在工作时，内部腔室(4)内的饱和水吸收过热蒸汽的热量后形成饱和蒸气，然后穿过多孔介质层(3)的孔隙进入到中间腔室(2)内，中间腔室(2)内的过热蒸汽在透平叶片(1)的内壁面处进行对流换热，然后从蒸汽出口(5)排出，以实现透平叶片(1)的冷却。

2.根据权利要求1所述的基于蒸汽冷却的双层透平叶片内部冷却结构，其特征在于，多孔介质层(3)的大小及形状根据透平叶片(1)叶型进行确定，且多孔介质层(3)位于透平叶片(1)的中心位置处。

3.根据权利要求1所述的基于蒸汽冷却的双层透平叶片内部冷却结构，其特征在于，传热过程包括燃气主流在透平叶片(1)外表面的对流换热、透平叶片(1)外表面向透平叶片(1)内表面的导热、水蒸气在中间腔室(2)的对流换热以及饱和水在多孔介质层(3)孔隙内的相变换热。

4.根据权利要求3所述的基于蒸汽冷却的双层透平叶片内部冷却结构，其特征在于，燃气主流向透平叶片(1)外表面的对流换热量可以表示为：

q₁＝h₁(T_∞-T₁) (1)

其中，q₁为燃气的对流换热量，h₁为燃气的对流换热系数，T_∞为燃气温度，T₁为透平叶片(1)外表面的温度。

5.根据权利要求3所述的基于蒸汽冷却的双层透平叶片内部冷却结构，其特征在于，透平叶片(1)外表面与内表面的导热可表示为：

其中，q₂为透平叶片(1)的导热量，λ为透平叶片(1)的导热系数，T₂为透平叶片(1)内表面温度，δ为透平叶片(1)的厚度。

6.根据权利要求3所述的基于蒸汽冷却的双层透平叶片内部冷却结构，其特征在于，中间腔室(2)内的对流换热可表示为：

q₃＝h₂(T₂-T₃) (3)

其中，q₃为水蒸气的对流换热量，h₂为水蒸气的对流换热系数，T₃为水蒸气温度。