[发明专利]一种具有内部微通道的燃气透平冷却叶片在审
申请号: | 202110991406.0 | 申请日: | 2021-08-26 |
公开(公告)号: | CN113605992A | 公开(公告)日: | 2021-11-05 |
发明(设计)人: | 肖俊峰;于飞龙;高松;李园园;段静瑶;刘战胜 | 申请(专利权)人: | 华能国际电力股份有限公司;西安热工研究院有限公司 |
主分类号: | F01D5/18 | 分类号: | F01D5/18 |
代理公司: | 西安通大专利代理有限责任公司 61200 | 代理人: | 闵岳峰 |
地址: | 100031 北京*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 具有 内部 通道 燃气 透平 冷却 叶片 | ||
本发明公开了一种具有内部微通道的燃气透平冷却叶片,包括叶身、叶根平台、冷却腔室、隔板通道、扰流肋内通道及气流出流结构等。本发明所述的新型冷却结构,增加了隔板和扰流肋位置的局部冷却强化,使叶片表面温度更加均匀,进一步降低叶片表面局部温度梯度,同时,纵向汇集通道向叶顶输送冷却气流,可降低叶顶温度,减弱叶顶泄漏流动。
技术领域
本发明涉及一种燃气轮机透平叶片,具体涉及一种具有内部微通道的燃气透平冷却叶片。
背景技术
扰流器强化换热是通过壁面的扰流器扰动已经充分发展的边界层,进而减小热边界层厚度增加对流换热系数。扰流肋片是强化换热中最经典的一种扰流结构,肋片扰流器不仅增加了叶片冷却通道的有效换热面积,而且还引起了通道内部不同区域流体的强烈掺混,扰动边界层的发展从而提高换热效果。通道内安置肋片可以增强换热效率,但是同时随着肋片的插入冷气流动阻力也同时增大,发展新型的具有更好综合冷却和流动特性的扰流肋结构具有重要的理论研究意义和工程应用价值。
发明内容
本发明目的是提供一种具有内部微通道的燃气透平冷却叶片,该叶片在从叶根下部进气口进入的冷却气流流经大致位于叶根平台位置时,通过在中间隔板壁开进气口,同时,建立隔板和扰流肋中的冷却通道的方式,使一部分冷却气流经位于压力面和吸力面的扰流肋内部,改善扰流肋和隔板处的冷却效果。
本发明采用如下技术方案来实现的:
一种具有内部微通道的燃气透平冷却叶片,包括一体化成型的叶身和叶根平台,叶身的内部设置有内部冷却腔室,冷却腔室由叶身的压力面和吸力面,以及前缘和尾缘围设而成,且在前缘上开设有若干前缘气膜冷却孔,在尾缘上开设有若干尾缘出气孔,叶身的顶部设置有顶板,顶板上开设有若干叶顶气膜冷却孔;
叶身压力面的内表面和吸力面的内表面之间通过若干纵向间隔设置的隔板相连,且设置在冷却腔室内部的第一隔板将叶根平台下部的进气口分成依据叶片底部进气口数量设置的若干部分;第一隔板与前缘和尾缘间设置有限定气流流道面积和行走路径的其他隔板;最前侧隔板上设置有冲击孔,气流通过冲击孔进入最前缘腔室,再通过前缘气膜孔进入主流;
第一隔板内部设置有向前缘方向输送冷却介质的第一隔板通道和向尾缘输送冷却介质的第二隔板通道;
相邻两个隔板之间以及最右侧隔板与尾缘之间的叶身压力面的内表面和吸力面的内表面上均设置有若干平行布置的扰流肋;扰流肋内部为中空结构,肋中通道与隔板通道为联通结构,除第一隔板外的其他隔板设置有用于连接隔板两侧扰流肋内通道的第三隔板通道;扰流肋内部气流在经过靠近前缘方向最后一排扰流肋后,进入自下而上设置的纵向气流汇集通道,从叶顶进入主流;在经过靠近尾缘方向最后一排扰流肋后,进入自下而上设置的纵向气流汇集通道,从叶顶进入主流。
本发明进一步的改进在于,气流通过与气流方向夹角为锐角的第一孔入口和第二孔入口进入第一隔板通道和第二隔板通道。
本发明进一步的改进在于,扰流肋为与气流流动方向具有设定夹角的肋片,该夹角的范围为30°~45°。
本发明进一步的改进在于,扰流肋为W形肋。
本发明进一步的改进在于,扰流肋为V形肋。
本发明进一步的改进在于,扰流肋为间断的V形肋。
本发明进一步的改进在于,扰流肋沿肋高方向依据拔模方向设立,且在与叶片内壁面连接处倒圆角,在扰流肋顶部倒圆角。
本发明进一步的改进在于,工作时,冷却气流自叶根下部进气口进入后,在叶根平台高度附近,通过纵向设置的中间隔板内部通道,将部分气流输送至叶片顶部,通过与之相连的扰流肋内通道分别向前缘和尾缘方向扩散,构成了对隔板和扰流肋附近的再次冷却。
本发明至少具有如下有益的技术效果:
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