10.07.2014
216.012.dc3a

ТЕПЛОТРУБНЫЙ КОНТУР ОХЛАЖДЕНИЯ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002522156
Дата охранного документа
10.07.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Теплотрубный контур охлаждения турбины включает расположенную в радиальном направлении между хвостовиком и торцом лопатки по крайней мере одну полость охлаждения, соединенную с полостью подвода воздуха и выпускными отверстиями, стенки которой снабжены размещенными в шахматном порядке полусферическими углублениями. Полусферические углубления противоположных стенок полости охлаждения расположены друг против друга, в них расположены верхние и нижние полусферы бисферических тепловых трубок. Каждая из бисферических тепловых трубок состоит из верхней и нижней сфер. Сферы выполнены из термостойкого материала с высокой теплопроводностью, соединены между собой через отверстие, в котором пропущен транспортный фитиль. Фитиль выполнен из пористого материала и примыкает к противоположным участкам внутренних поверхностей верхней и нижней сфер бисферической тепловой трубки, покрытых решеткой, выполненной из полос пористого материала. Нижняя и верхняя полусферы верхней и нижней сфер бисферических тепловых трубок расположены в полости охлаждения. Поры пористого материала фитиля и решетки заполнены рабочей жидкостью. Изобретение направлено на повышение эффективности теплотрубного контура охлаждения лопатки турбины. 4 ил. .
Основные результаты: Теплотрубный контур охлаждения турбины, включающий расположенную в радиальном направлении между хвостовиком и торцом лопатки по крайней мере одну полость охлаждения, соединенную с полостью подвода воздуха и выпускными отверстиями, стенки которой снабжены размещенными в шахматном порядке, полусферическими углублениями, отличающийся тем, что полусферические углубления противоположных стенок полости охлаждения расположены друг против друга, в них расположены верхние и нижние полусферы бисферических тепловых трубок, каждая из которых состоит из верхней и нижней сфер, выполненных из термостойкого материала с высокой теплопроводностью, соединенных между собой через отверстие, в котором пропущен транспортный фитиль, выполненный из пористого материала и примыкающий к противоположным участкам внутренних поверхностей верхней и нижней сфер бисферической тепловой трубки, покрытых решеткой, выполненной из полос пористого материала, причем нижняя и верхняя полусферы верхней и нижней сфер бисферических тепловых трубок расположены в полости охлаждения, а поры пористого материала фитиля и решетки заполнены рабочей жидкостью.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в высокотемпературных турбинах для создания контуров охлаждения лопаток турбин.

Известна лопатка газовой турбины турбомашины, имеющая контур охлаждения, содержащий по меньшей мере одну полость охлаждения вытянутой формы, расположенную в радиальном направлении между хвостовиком лопатки и ее торцом, и по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное в нижнем радиальном конце полости и предназначенное для подачи в нее охлаждающего воздуха. На боковых стенках полости охлаждения по всей ее высоте выполнены турбулизаторы в виде сферических углублений с тангенциальными канавками, расположенными вдоль направления охлаждающего потока, со стороны натекания потока охлаждающего воздуха [Патент РФ №2062886, МПК F01D 5/18, 1996].

Недостатком известного контура охлаждения лопатки является необходимость формирования углублений, снабженных тангенциальными канавками, имеющими специальную ориентацию, и распределенных по всей длине обеих боковых стенок полости лопатки, что существенно усложняет конструкцию и изготовление известной лопатки.

Более близким к предлагаемому изобретению является контур охлаждения лопатки газовой турбины, содержащий по меньшей мере одну полость охлаждения вытянутой формы, расположенную в радиальном направлении между хвостовиком лопатки и ее торцом, и по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное в нижнем радиальном конце полости и предназначенное для подачи в нее охлаждающего воздуха. При этом по меньшей мере одна из стенок полости охлаждения в своей нижней части (примыкающей к хвостовику) снабжена углублениями, обеспечивающими возмущение потока охлаждающего воздуха в указанной полости и увеличение теплообмена. Углубления в полости охлаждения могут иметь максимально простую сферическую или коническую форму без каких-либо дополнительных элементов и могут быть расположены до радиальной высоты, составляющей приблизительно 30% полной радиальной высоты пера лопатки от ее хвостовика до торца [Патент РФ №2062886, МПК F01D 5/18, 1996].

Основным недостатком известного контура охлаждения газовой турбины является невозможность интенсивного охлаждения лопаток турбин высокого давления, в которых температура газов, поступающих из камеры сгорания, значительно превышает уровень, который рабочие лопатки турбины могут выдерживать без повреждения, что приводит к сокращению срока их службы. Этот недостаток обусловлен невозможностью создания достаточного расхода охлаждающего воздуха или достаточно высокой скорости отвода тепла от тела лопатки турбин этим воздухом путем обычного конвективного теплообмена, что снижает эффективность известного контура охлаждения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности теплотрубного контура охлаждения лопатки турбины.

Технический результат достигается теплотрубным контуром охлаждения турбины, содержащим расположенную в радиальном направлении между хвостовиком и торцом лопатки по крайней мере одну полость охлаждения, стенки которой снабжены размещенными в шахматном порядке, друг против друга, полусферическими углублениями, в которых расположены верхние и нижние полусферы бисферических тепловых трубок, каждая из которых состоит из верхней и нижней сфер, выполненных из термостойкого материала с высокой теплопроводностью, соединенных между собой через отверстие, в котором пропущен транспортный фитиль, выполненный из пористого материала, примыкающий к противоположным участкам внутренних поверхностей верхней и нижней сфер бисферической тепловой трубки, покрытых решеткой, выполненной из полос пористого материала, причем нижняя и верхняя полусферы верхней и нижней сфер бисферических тепловых трубок расположены в полости охлаждения, а поры пористого материала фитиля и решетки заполнены рабочей жидкостью.

Предлагаемый теплотрубный контур охлаждения лопатки турбины (ТТКОЛТ) представлен на фиг 1-4 (на фиг 1, 2 показаны поперечный и продольный разрезы ТТКОЛТ, на фиг.3, 4 - узел бисферической тепловой трубки и его разрез).

ТТКОЛТ содержит расположенные в радиальном направлении между хвостовиком и торцом (на фиг.1-4 не показаны) лопатки 1, по крайней мере одну полость охлаждения 2, соединенную с полостью подвода воздуха и выпускными отверстиями (на фиг.1-4 не показаны), стенки полости охлаждения 2 снабжены размещенными в шахматном порядке, друг против друга, полусферическими углублениями 4 и 5, в которых расположены верхние и нижние полусферы бисферических тепловых трубок 6, каждая из которых состоит из верхней 7 и нижней 8 сфер, выполненных из термостойкого материала с высокой теплопроводностью, соединенных между собой через отверстие 9, через которое пропущен транспортный фитиль 10, выполненный из пористого материала, проходящий по центральной оси бисферической тепловой трубки 6 и примыкающий к противоположным участкам внутренних поверхностей верхней и нижней сфер 7 и 8, покрытых решеткой 11, выполненной из полос пористого материала, причем нижняя и верхняя полусферы верхней 7 и нижней 8 сфер бисферических тепловых трубок 6 расположены в полости охлаждения 2, а поры пористого материала фитиля 10 и решетки 11 заполнены рабочей жидкостью (на фиг.1-4 не показана).

В основе работы предлагаемого ТТКОЛТ лежит высокая эффективность передачи теплоты в тепловых трубах, частично заполненных рабочей жидкостью-переносчиком теплоты, в качестве которой используются вода, спирты, хладоны, металлы и т.д. (по сравнению с обычной передачей тепла конвекцией скорость передачи тепла тепловыми трубками выше на порядки) [В.В. Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Выш. школа, 1988, с.106].

Охлаждение лопатки турбины осуществляется следующим образом. Предварительно перед пуском турбины поры пористого материала фитиля 10 и решетки 11 бисферических тепловых трубок 6 и 7 заполняют рабочей жидкостью через питательные капиллярные трубки (на фиг.1-4 не показаны), расположенные в полости охлаждения 2.

При работе турбины тело лопатки 1 в результате контакта с горячими газами нагревается, в связи с чем нагреваются верхняя и нижняя полусферы верхней и нижней сфер 7 и 8 бисферических тепловых трубок 6, расположенных в полусферических углублениях 4 и 5 и примыкающих к телу лопатки 1, которые образуют верхнюю и нижнюю зоны испарения тепловой трубки 6. На внутренней поверхности верхней и нижней полусфер верхней и нижней сфер 7 и 8 бисферических тепловых трубок 6 происходит испарение рабочей жидкости, находящейся в пористом материале решетки 11, которая предотвращает образование паровой пленки на внутренней поверхности стенки сфер 7, 8 и таким образом интенсифицирует процесс испарения [Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. тр. - М.: 1990, с.22]. Образовавшийся пар перемещается из верхней и нижней зон испарения (верхняя и нижняя полусферы верхней и нижней сфер 7 и 8) в нижнюю и верхнюю полусферы верхней и нижней сфер 7 и 8, которые образуют верхнюю и нижнюю зоны конденсации, расположенные в полости охлажения 2. В это же время охлаждающий сжатый воздух поступает из полости подвода воздуха (на фиг.1-4 не показана) в полость охлаждения 2 лопатки 1, охлаждает при этом наружную поверхность нижней и верхней полусфер верхней и нижней сфер 7 и 8 (верхнюю и нижнюю зоны конденсации) и воспринимает тепло конденсации поступающего пара, который конденсируется на внутренней поверхности стенок верхней и нижней зон конденсации сфер 7, 8 тепловых трубок 6, после чего нагретый воздух выводится из полости 2 (выпускные отверстия на фиг.1-4 не показаны). Образовавшийся конденсат всасывается пористым материалом решетки 11 верхней и нижней зон конденсации, откуда он транспортным фитилем 10 за счет капиллярных сил транспортируется снова в пористый материал решетки 11 верхней и нижней зон испарения, после чего вышеописанный цикл переноса тепла от материала лопатки 1 к охлаждающему воздуху повторяется. При этом один транспортный фитиль 10 в бисферической тепловой трубке 6 обслуживает две зоны испарения, расположенные в теле лопатки 1, и две зоны конденсации, расположенные в верхней и нижней сторонах полости охлаждения 2. Бисферическая конструкция тепловой трубки 6 позволяет перераспределять расход рабочей жидкости в зависимости от изменения температур на лобовой и тыльной сторонах лопатки 1 и таким образом автоматически регулировать скорость их охлаждения, предотвращая возникновение местных перегревов лопатки 1, ведущих к ее разрушению. Кроме того, конструкция корпуса тепловой трубки в виде двух сфер 7 и 8, сообщающихся между собой, значительно увеличивает поверхность зон испарения и конденсации, что увеличивает площадь и скорость теплопередачи процессов испарения и конденсации и в конечном итоге также повышает эффективность охлаждения лопатки.

Таким образом, конструкция предлагаемого ТТКОЛТ по сравнению с известными контурами охлаждения обеспечивает значительное повышение эффективности охлаждения лопаток турбин высокого давления, работающих в высокотемпературной газовой среде.

Теплотрубный контур охлаждения турбины, включающий расположенную в радиальном направлении между хвостовиком и торцом лопатки по крайней мере одну полость охлаждения, соединенную с полостью подвода воздуха и выпускными отверстиями, стенки которой снабжены размещенными в шахматном порядке, полусферическими углублениями, отличающийся тем, что полусферические углубления противоположных стенок полости охлаждения расположены друг против друга, в них расположены верхние и нижние полусферы бисферических тепловых трубок, каждая из которых состоит из верхней и нижней сфер, выполненных из термостойкого материала с высокой теплопроводностью, соединенных между собой через отверстие, в котором пропущен транспортный фитиль, выполненный из пористого материала и примыкающий к противоположным участкам внутренних поверхностей верхней и нижней сфер бисферической тепловой трубки, покрытых решеткой, выполненной из полос пористого материала, причем нижняя и верхняя полусферы верхней и нижней сфер бисферических тепловых трубок расположены в полости охлаждения, а поры пористого материала фитиля и решетки заполнены рабочей жидкостью.
ТЕПЛОТРУБНЫЙ КОНТУР ОХЛАЖДЕНИЯ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ
ТЕПЛОТРУБНЫЙ КОНТУР ОХЛАЖДЕНИЯ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ
ТЕПЛОТРУБНЫЙ КОНТУР ОХЛАЖДЕНИЯ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ
ТЕПЛОТРУБНЫЙ КОНТУР ОХЛАЖДЕНИЯ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 85.
27.01.2013
№216.012.2094

Способ и устройство для утилизации органических компонентов городских и промышленных отдохов

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для переработки и утилизации городских и промышленных отходов органического происхождения. Способ утилизации органических компонентов городских и промышленных отходов включает измельчение и смешивание органических компонентов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473841
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2433

Полифункциональный ступенчатый вихревой обогреватель

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для обогрева помещений и основного оборудования газораспределительных станций и газораспределительных пунктов путем трансформации энергии давления транспортируемого газа в тепловую. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474769
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f51

Способ и устройство для полной утилизации дымовых газов

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей, а именно для полной утилизации дымовых газов теплогенераторов. Способ полной утилизации дымовых газов включает смешение дымовых газов с озоновоздушной смесью, охлаждение до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477648
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.07.2013
№216.012.54c2

Полифункциональный стеклоблочный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при нагревании воздуха, подаваемого на горение теплом дымовых газов котельных агрегатов и промышленных печей. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности полифункционального стеклоблочного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487301
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d92

Паротурбинная гелиотеплотрубная установка

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для утилизации тепловой энергии природных источников, а именно трансформации тепловой энергии солнца, наружного воздуха и воды в механическую и электрическую для перемещения водного транспортного средства. Паротурбинная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489575
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5dec

Бесшумная теплотрубная система охлаждения

Бесшумная теплотрубная система охлаждения включает источник тепла, закрытый плоский теплотрубный испаритель и конденсатор, снабженные паровыми и жидкостными патрубками, соединенными между собой паропроводом и конденсатопроводом. В испарителе внутренняя поверхность днища покрыта фитилем. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489665
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.6163

Теплоэлектрический генератор

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано в теплогенераторах для одновременного получения тепловой и электрической энергии в одном аппарате. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490563
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6ccd

Теплоэлектрический генератор для автономного энергоснабжения

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для обеспечивания тепловой и электрической энергией индивидуальных домов и квартир. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического генератора. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493504
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6ce2

Пластинчатый теплообменник с естественной подачей охлаждающего воздуха

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках без принудительной подачи охлаждающего воздуха. В пластинчатом теплообменнике с естественной подачей охлаждающего воздуха, содержащем кожух, с трубными досками и крышками, между которыми помещен пакет теплообменных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493525
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.6ff6

Комплексный регенеративный роторный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей. Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является упрощение конструкции, уменьшение коррозионного износа металлической набивки путем совмещения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494313
Дата охранного документа: 27.09.2013
Показаны записи 1-10 из 18.
20.06.2013
№216.012.4d75

Устройство для вентиляции помещения

Устройство предназначено для вентиляции помещения в административных, общественных и промышленных зданиях. Оно содержит приточную магистраль, воздуховод и канал, образованный оконным стеклом из теплоизолирующего материала, при этом приточная магистраль снабжена вентилятором с регулятором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485411
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.12.2013
№216.012.8971

Энергосберегающее устройство для очистки дымовых газов группы теплогенераторов систем квартирного отопления

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки дымовых газов от вредных примесей источников теплоснабжения систем квартирного отопления. Технический результат: повышение надежности и эффективности энергосберегающего устройства для очистки дымовых газов группы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500867
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.03.2014
№216.012.aa1f

Термоэлектрическое звено для трубы

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии в процессе теплопередачи в трубчатых аппаратах (теплогенераторах, теплообменниках, отопительных приборах). Техническим результатом изобретения является повышение надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509266
Дата охранного документа: 10.03.2014
27.04.2014
№216.012.beb4

Способ и устройство для конденсации отработавшего пара турбины

Изобретение относится к энергетике. Способ конденсации отработавшего пара турбины включает в себя подачу части отработавшего пара в первичный конденсатор, охлаждаемый оборотной водой, в котором он конденсируется, после которого первичный конденсат по конденсатопроводу рабочим насосом подается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514560
Дата охранного документа: 27.04.2014
20.10.2014
№216.012.fe65

Система гелиотеплохладоснабжения

Изобретение предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах. Система гелиотеплохладоснабжения содержит южный, выполненный из поглощающего солнечную радиацию материала, и северный воздухопроводы, расположенные на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530981
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.11.2014
№216.013.07a2

Регенеративная система регулирования параметров приточного воздуха

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для предварительного подогрева и охлаждения приточного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования. Система регулирования параметров приточного воздуха включает в себя помещенный ниже уровня промерзания грунта теплообменник,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533355
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.01.2015
№216.013.1751

Способ получения частиц инкапсулированного жирорастворимой полимерной оболочкой ароматизатора, обладающих супрамолекулярными свойствами

Изобретение относится к области инкапсуляции. Описан способ получения частиц инкапсулированного жирорастворимой полимерной оболочкой ароматизатора, обладающих супрамолекулярными свойствами, в качестве оболочки микрокапсул используется жирорастворимый полимер, а в качестве ядра - ароматизатор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537397
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.191e

Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок ТЭС для снижения парникового эффекта окружающей атмосферы. Комплексный способ очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537858
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.02.2015
№216.013.2866

Теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения тепловой и электрической энергии в индивидуальных домах и квартирах. Сущность изобретения в том, что теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения содержит подключенные друг к другу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541799
Дата охранного документа: 20.02.2015
27.02.2015
№216.013.2e54

Способ получения частиц инкапсулированных жирорастворимой полимерной оболочкой ароматизаторов, обладающих супрамолекулярными свойствами

Изобретение относится к инкапсуляции веществ и заключается в способе получения частиц инкапсулированного ароматизатора «яблоко», обладающих супрамолекулярными свойствами. При осуществлении способа ароматизатор «яблоко» растворяют в бутаноле и диспергируют полученную смесь в раствор каррагинана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543328
Дата охранного документа: 27.02.2015

Похожие РИД в системе