[实用新型]一种燃气轮机叶片前缘中的加强型冷却结构

说明书

本实用新型公开了一种燃气轮机叶片前缘中的加强型冷却结构，包括：设置在燃气轮机叶片内的冷却腔室、冷却介质输入腔室，两者均沿着燃气轮机叶片的延长方向设置，且冷却腔室、冷却介质输入腔室之间设置有至少一个连通孔；冷却腔室内在设置有连通孔的一侧上，设置有沿冷却腔室长度方向延伸的第一凸起部，冷却腔室内与第一凸起部相对的一侧上设置有第二凸起部，冷却腔室形成双螺旋腔室；冷却腔室内侧壁上设有肋片组件，肋片组件包括至少一组肋片单元，每组肋片单元包括两条肋片，两条所述肋片对称设置在第二凸起部的两侧。本实用新型通过增加二次流和增强湍流程度以增强流体的扰动和混合，大大提高整体的传热率，增强冷却效果。

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机叶片，具体涉及一种燃气轮机叶片前缘中的加强型冷却结构。

背景技术

要提高燃气轮机经济运行的效率，一方面需要不断提高涡轮进口温度，另一个方面需要降低用于保护热部件的冷却空气的消耗量，特别是涡轮叶片的冷却空气消耗量。近年来，为了增强涡轮叶片内部冷却的对流换热，已经开发了许多技术，例如湍流器，扰流柱，波纹板，冲击冷却和螺旋室。这些技术的机理都是增加二次流和增强湍流程度以增强流动的混合。在这些冷却技术中，射流冲击对于增加局部传热的潜力巨大。这种最新技术已经被广泛应用在高热负荷燃气轮机叶片前缘的冷却中。

面对不断增加的涡轮入口温度，发展能够提供更高传热率的新冷却技术变得十分必要。近期有一种新型的内部冷却螺旋结构，命名为双螺旋室(DSC)，参阅图1。单螺旋室是一种内部冷却通道，气流在其中大范围围绕腔室轴回旋，可以大大提高传热率。DSC是通过组合两个单螺旋室进行冷却。这种冷却结构的局部和全局平均传热率比单螺旋室的要高出很多。参阅图3-4，在DSC中主要的物理现象和传热率提高的原因有以下几点：(1)腔室内两股涡流的热交换会在腔室的重叠处得到增强；(2)两股涡流的交叉效应会产生三维“∞”形旋流，以改善流体的混合；(3)两股涡流以最大速度在两个腔室的中间重复汇合，带来冲击作用，产生很高的局部传热系数。虽然上述的冷却结构能够提高整体传热率，但仍然存在缺陷。在双螺旋腔室的流体冲击点处，局部传热率高，温度低，而在流体漩涡和冲击点之间区域，边界层重新发展，传热效果不如冲击点，温度较高，冷却不均匀，冷却效果有待提高。

实用新型内容

本实用新型为了解决背景技术中所提出的技术问题，提供了一种燃气轮机叶片前缘中的加强型冷却结构。

本实用新型的技术方案为：

一种燃气轮机叶片前缘中的加强型冷却结构，其特征在于，包括：

设置在燃气轮机叶片内的冷却腔室、冷却介质输入腔室，所述冷却腔室、冷却介质输入腔室沿着所述燃气轮机叶片的延长方向设置，且所述冷却腔室、冷却介质输入腔室之间设置有至少一个连通孔；

所述冷却腔室内在设置有所述连通孔的一侧上，设置有沿所述冷却腔室长度方向延伸的第一凸起部，所述冷却腔室内与所述第一凸起部相对的一侧上设置有第二凸起部，所述冷却腔室形成双螺旋腔室；

所述冷却腔室内侧壁上设有肋片组件，所述肋片组件包括至少一组肋片单元，每组所述肋片单元包括两条肋片，两条所述肋片对称设置在所述第二凸起部的两侧。

进一步优选的，所述肋片的高度小于等于所述第一凸起部和所述第二凸起部之间间距的十分之一。

进一步优选的，所述肋片沿所述燃气轮机叶片的延长方向延伸设置于所述双螺旋腔室内。

进一步优选的，所述肋片为等间距间断的短肋片。

进一步优选的，所述肋片组件包括一组所述肋片单元。

进一步优选的，所述肋片组件包括两组肋片单元。

进一步优选的，所述双螺旋腔室的同一侧壁上的两组所述短肋片之间错位设置。