Kühltechnologie für Turbinenschaufeln

In den letzten Jahren wurde mit der kontinuierlichen Verbesserung der Leistung großer Gasturbinen ein Dampfnebel-Zweiphasen-Kühlschema vorgeschlagen, das die Kühlung der Turbinenschaufeln schrittweise von der Luft verlagert, um den Verbrauch an effektivem Gas weiter zu senken Kühlung zu Luft und Dampf mit dualer Arbeitsflüssigkeitskühlung und ist zu einem immer wichtigeren Forschungsthema geworden. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Dampfnebelkühlung die Vorteile einer schnellen Abkühlung, einer hohen Kühleffizienz, eines geringen Strömungswiderstands und einer einfachen Struktur bietet und eine wichtige Rolle bei der Kühlung von Turbinenschaufeln für die nächste Generation von Hochleistungsgasturbinen spielen wird. Durch die numerische Simulation der Kühlung mit Prallfilmstruktur konnte die durchschnittliche Kühleffizienz deutlich verbessert und die Tieftemperaturzone deutlich erweitert werden.
Gasturbinen werden als Großkraftwerke häufig in der Energieerzeugung und in verschiedenen Industriebereichen eingesetzt. Seine wichtigsten Leistungsindikatoren sind der thermische Wirkungsgrad des Systemzyklus und die Ausgangsleistung, die beide mit der Erhöhung der Gaseinlasstemperatur des Turbinenrotors zunehmen. Berechnungen zufolge steigt die RIT im Bereich von 1073-1273 K um 100 Grad. Die Ausgangsleistung von Gasturbinen wird um 20 bis 25 Prozent steigen, was eine Kraftstoffeinsparung von 6 bis 7 Prozent bedeutet. Die kontinuierliche Verbesserung der Gasturbinenleistung liegt in der Verbesserung der RIT, und bei der Erhöhung der RIT sollten die Temperaturbeständigkeit der Materialien der Hot-End-Komponenten der Gasturbine und niedrige NO-Emissionen berücksichtigt werden. Der RIT liegt viel höher als der Schmelzpunkt von Metallmaterialien für Turbinenschaufeln, insbesondere wenn die nächste Generation von Gasturbinen Wasserstoff und künstliches Gas als Brennstoff verwenden wird und der RIT höher sein wird, sodass Kühlung unerlässlich ist. Fortschrittliche Kühltechnologie kann dafür sorgen, dass Hot-End-Komponenten höheren Betriebstemperaturen standhalten, den thermischen Zykluswirkungsgrad von Gasturbinen verbessern, die Lebensdauer von Gasturbinen verlängern und die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systembetriebs verbessern. Berechnungen zufolge kann, wenn die Einsatztemperatur des ungekühlten Leitschaufelmaterials 1470 K erreichen kann, die interne konvektive Kühlung der Leitschaufel die Turbineneintrittstemperatur auf 2200 K erhöhen. Es zeigt sich, dass die Forschung zur Schaufelkühlungstechnologie von großer Bedeutung ist große Bedeutung.