Способ определения коэффициентов теплоотдачи от газа к лопатке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) (11) 5 Г 02 СЗ ИЕ ИЗС)БРЕТ К АВТОРСКОМ У ТЕЛ 2 ряд участков. При гармоническом нии температуры газа измеряют те ми 12 изменение температуры ло времени, а местные коэффициенты дачи определяют по соотношению иэмене- мопараатки по теплоотеО,С -лопатки; м = нического из период гарм ратуры газа; менения тем амплитуда из лопатки; Г - и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы(56) Голубева О.И, К определению температурного поля лопаток газовых турбин, М.:Труды ЦИАМ, М 129, 1967, с, 83.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ ОТ ГАЗА К ЛОПАТКЕ(57) Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса определения местного коэффициента теплоотдачи от газа клопатке. Это достигается тем, что производят продувку полой лопатки, разделеннойтеплоизолирующими перегородками 11 на Жгасса и теплоемкость участка2 л-т- - круговая частота гармоенения температуры газа; Т - нического изменения темпеЖг - удвоенная амплитуда изературы газа; Ьл - удвоенная менения температуры участка верхностьучастка лопатки.Зил.Изобретение относится к газотурбиностроению, более конкретно к охлаждаемымлопаткам газовых турбин,Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса определения местных коэффициентов теплоотдачи от газа клопатке,На фиг, 1 показана схема устройствадля осуществления способа; на фиг, 2 - схема расположения на лопатке термопар и 10теплоизолирующих перегородок; на фиг. 3 -диаграммы изменения температуры воздуха и лопатки во времени,Устройство для осуществления способасодержит компрессор 1, связанный трубопроводом 2 с камерой 3 сгорания, снабженной форсункой 4, Топливная магистраль 5связана с форсункой через регулируемыйкран 6. Выход из камеры сгорания соединентрубопроводом 7 с установкой для продувки 20лопаток, состоящей из корпуса 8, направляющих лопаток 9 и испытуемых лопаток 10,Тонкостенная полая лопатка 10 состоит изучастков, разделенных теплоизолирующими перегородками 11, К поверхности каждого участка приведены горячие спаитермопар 12, соединенных с осциллографом 13, Термопара 14, установленная навходе в направляющие лопатки, также соединена с осциллографом, Выход 15 газа из 30корпуса 8 соединен с атмосферой,Способ реализуется следующим образомС помощью крана 6 при постоянномрасходе воздуха через компрессор 1 изменяется подача топлива так, чтобы температура газа на входе в направляющие лопатки9, измеряемая термопарой 14, изменяласьпо гармоническому закону с круговой частотой в . Через некоторый промежуток времени, когда установится регулярный режимколебания температуры лопаток; производят запись осциллографом температур каждого из участков лопаток, измеряемыхтермопарами 12, Затем вычисляют местный 45коэффициент теплоотдачи каждого участкалопаток посоотношению 6 Св/( Жг )2лгде О, С - масса и теплоемкость участкалопатки,Жш = )- - круговая частога гармониче 55ского изменения температуры газа;Т - период гармонического изменениятемпературы газа:Л 1 г - удвоенная амплитуда изменения температуры газа;Л 1 л - удвоенная амплитуда изменения температуры участка лопаток, .Существо изобретения заключается в следующем.При гармоническом изменении температуры газа по закону1 г = Сг.ср+ йг/23 П (йХ - ,7 Х/2 ) (1) температура лопатки при установившемся колебательном процессе изменяется по закону Ьл " (2) У 1 + а 7 т1 г 1 +тг 2 Затем тг.ср = 2средняя температура газа в цикле,Йг = тг 2 - тг 1 - Размах (УДвоеннаЯ температура) колебания температуры газа,тг 1 И тг 2 - МИНИМаЛЬНаЯ И МаКСИМаЛЬНаЯ температура газа;Йл = тл 2 - 1 л 1 - РаЗМаХ КОЛЕбаНИЯ ТЕМПЕ- ратуры лопатки;1 л 1 И 1 л 2 - МИНИМаЛЬНав И МаКСИМаЛЬНаЯ температуры лопатки, Х- время, Лопатка или ее участок является инерционным звеном первого порядка с постоянной времени где Г - поверхность участка лопатки,а - местный коэффициент теплоотдачи от газа к лопатке.Из формул (2) и (3) следует, что местный коэффициент теплоотдачи равен()Таким образом, измерив размах колебаний температур газа и исследуемого участка лопатки и зная массу и поверхность этого участка, по формуле (4) можно вычислить местный коэффициент теплоотдачи.Уравнение (2) получено из условия, что температура лопатки постоянна по ее толщине и длине профиля, Для того, чтобы зто уравнение выполнялось, необходимо, вопервых, чтобы толщина лопатки была бы минимальна, Опыты и расчеты показывают, что при полых лопатках с толщиной стенок, равной 0,5-17, от хорды лопатки, изменение температуры по толщине лопатки практически отсутствует, Во-вторых, чтобы исключить влияние продольной теплопро1682614 Формула изобретения Способ определения коэффициентов теплоотдачи от газа к лопатке газовой турбины на установке для продувки лопаток горячим воздухом путем измерения температуры воздуха и температуры поверхности лопатки и вычисления по измеренньм значениям коэффициентов теплоотдачи, о т л иГ,с Составитель А. ЗосимовТехред М.Моргентал Корректор Т. Палий Редактор Е. Савина Заказ 3394 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 водноси и изменения температуры лопатки по длине профиля (от входной к выходной кромке), профиль лопатки следует разбить на несколько участков, в пределах которых температуру лопатки можно считать постоянной. Лопатку целесообразно разбить на 4-8 участков. Во избежание выравнивания температур за счет продольной теплопроводности каждый участок следует теплоизолировать от другого специальными вставками. Исходя из сказанного, целесообразно профиль лопаток изготавливать из металла с высокой теплопроводностью (медь, алюминий), а участки лопаток отделять друг от друга материалом с малой теплопроводностью (керамика, пластмасса). ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса определения местных коэффициентов теплоотдачи, дополнительно измеряют по гармоническо му закону температуру воздуха, обдувающего лопатку, по измеренным значениям температур воздуха и поверхности лопатки определяют амплитуды изменения этих температур, а местные коэффициенты теп лоотдачи вычисляют по соотношению 15 где 6, С, Г - масса, теплоемкость и площадьповерхности того участка лопатки, для которого определяют местный коэффициенттеплоотдачи;а - круговая частота гармонического 20 изменения температуры газа;Ьт - удвоенная амплитуда изменениятемпературы воздуха;Йд - удвоенная амплитуда изменениятемпературы поверхности участка лопатки,