Воздухоохладитель

Воздухоохладитель ГТД предназначен для промежуточного охлаждения воздуха. Они чаще всего представляют собой трубчатый теплообменный аппарат с перекрестным током воздуха и охла­ждающей воды. Вода течет по трубкам, а воздух между трубками. Из-за различия физических свойств воды и воздуха (в частности, более высокой плотности воды по сравнению с воздухом) коэффициент теплоотдачи от стенки к воде во много раз выше, чем от стенки к воздуху. Поэтому с наружной стороны, то есть со стороны воздуха трубки снабжены ребрами для увеличения поверхности теплообмена.

На Рис. 49 показана конструкция поверхности нагрева трубчато-пластинчатого воздухоохладителя с перекрестным током. Трубки имеют овальный профиль с припаянными поперечными ребрами из красной меди. Концы трубок имеют круглое сечение и закреплены в трубных дисках развальцовкой.

Рис. 49. Трубчато-пластинчатый охладитель:

а) - схема; б) - продольное и поперечное сечение трубок

Степень охлаждения воздуха в регенераторе определяется тем­пературой охлаждающей воды. Расход охлаждающей воды, в судовых ГТУ может приниматься достаточно большим, поэтому он сравнительно мало влияет на степень охлаждения воздуха. Обычно разность между температурой охлажденного воздуха и температурой охлаждающей воды на входе воздухоохладитель составляет 10...20°С. При изменении температуры охлаждающей (забортной воды) в условиях эксплуатации температура охлажденного воздуха изменяется примерно на такую же величину.

2.7 Охлаждение конструктивных узлов гту

Учитывая большое влияние температуры газа на эффективность газотурбинной установки, возникает потребность охлаждения основных конструктивных узлов ГТУ, которое может быть осу­ществлено при помощи технических средств, непосредственно связанных с конструкциями элементов установки или при помощи независимых технических средств.

К первой категории относятся внутреннее жидкостное и воздуш­ное охлаждение направляющих и рабочих лопаток газовых турбин, камер сгорания, корпусов турбин.

Ко второй категории относятся системы внешнего охлаждения, в основном, неподвижных элементов конструкций ГТУ, к которым принадлежат в первую очередь корпуса турбин.

Внешнее охлаждение корпусов турбин применяется для сниже­ния температуры на поверхности корпуса и температуры стенок кор­пусов. В этом случае применяют охлаждение воздухом, продуваемым между корпусом турбины и наружным кожухом и создающим таким образом воздушную теплоизолирующую прослойку.

В процессе эксплуатации должен осуществляется постоянный контроль за действием каждой системы охлаждения (значение давле­ния воды или другого охлаждающего агента, значений температуры охлаждающего агента на входе в охлаждаемые узлы и выходе из них, наличие утечек охлаждающего агента).

Охлаждение деталей проточной части

В ГТУ используют теплоотвод от горячих узлов турбины а сопряженные детали. Температура почти всей лопатки турбины близка к температуре газа и только ее корневая часть имеет более низкую температуру. С целью отвода большого количества тепла от лопатки в газовых турбинах применяют жидкостное или воздушное охлаждения лопаток.

В настоящее время находит применение воздушное охлаждение сопловых и рабочих лопаток, которое разделяется на конвективное, заградительное (пленочное) и комбинированное.

При конвективном охлаждении воздух через отверстия в местах крепления лопаток подается во внутреннюю полость лопаток. Для лучшего распределения воздуха и увеличения его скорости в полость лопатки вставлен дефлектор (стержень). Эффект охлаждения дости­гается, если воздух подается в полый дефлектор, откуда он прямым натеканием через отверстия охлаждает стенки лопатки изнутри. Такой способ широко применяется в охлаждаемых сопловых лопатках.

На Рис. 50 показана конструкция охлаждаемых лопаток конвективным способом.

Рис. 50. Комбинированный (а) и конвективный (б) способы охлаждения рабочих лопаток.

Заградительное (струйное или пленочное) охлаждение заклю­чается в подаче охлаждающего воздуха из центрального канала на поверхность лопатке через отверстия или щели в ее стенках. В ре­зультате на поверхности лопатки создается пленка охлаждающего воздуха.

На Рис. 50, б) показан комбинированный способ охлаждения рабочих лопаток первой ступени турбины.

Охлаждающий воздух отбирается за компрессором и подается через центральное отверстие вала во внутренние полости ротора дис­ковой конструкции откуда через ряд сверлений в диске он подводится к пазам крепления лопаток и далее к лопаткам. Различные формы сечения охлаждаемых лопаток изображены на Рис. 51.

Рис. 51. Типы охлаждаемых лопаток