Охлаждение деталей турбины

Нагрев деталей сопровождается ухудшением механических свойств материала. Допустимая температура газов перед турбиной ограничивается прочностью сопловых и рабочих лопаток турбины. Для поддержания необходимой надежности узлов газовой турбины при работе в высокотемпературном газовом потоке предусмотрено охлаждение турбины.

Цели охлаждения:

– поддержание температуры деталей в пределах, обеспечивающих их длительную механическую прочность, то есть повышение ресурса двигателя;

– выравнивание температуры деталей по объему для уменьшения термических напряжений;

– возможность применения менее жаропрочных, а значит более дешевых материалов;

– уменьшение радиальных зазоров (рис. 21) между рабочими лопатками и корпусом турбины, что приводит к повышению эффективности рабочего процесса.

Охлаждаемые узлы турбины:

– сопловые лопатки;

– замки рабочих лопаток;

– диски турбин;

– корпуса опор ротора.

Охлаждение осуществляется внешним обдувом деталей турбины вторичным потоком воздуха из рубашки охлаждения камеры сгорания (температура этого воздуха примерно 500 ⁰С).

Рис. 21. Изменение радиального зазора на рабочих лопатках турбины

Помимо внешнего охлаждения (обдува) используется и внутреннее охлаждение, то есть циркуляция охлаждающего воздуха внутри пустотелых сопловых и рабочих лопаток. Технология изготовления таких лопаток намного сложнее поэтому их стоимость соответственно выше.