[go: up one dir, main page]

RU2769743C1 - Method for cooling the buckets of the turbine of a gas turbine engine and apparatus for implementation thereof - Google Patents

Method for cooling the buckets of the turbine of a gas turbine engine and apparatus for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2769743C1
RU2769743C1 RU2020141354A RU2020141354A RU2769743C1 RU 2769743 C1 RU2769743 C1 RU 2769743C1 RU 2020141354 A RU2020141354 A RU 2020141354A RU 2020141354 A RU2020141354 A RU 2020141354A RU 2769743 C1 RU2769743 C1 RU 2769743C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
cooling
fuel
compressor
blades
Prior art date
Application number
RU2020141354A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Скиба
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение"
Priority to RU2020141354A priority Critical patent/RU2769743C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2769743C1 publication Critical patent/RU2769743C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/16Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F02C7/185Cooling means for reducing the temperature of the cooling air or gas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: engine building.
SUBSTANCE: invention relates to high-temperature turbines of gas turbine engines, namely, to methods for cooling the buckets of turbines of gas turbine engines for various purposes. The air intended for cooling the buckets 10 in the impeller of the turbine 2 is collected from the air path 18 behind the rotor of the compressor 1 through inputs 17 in the blades 12 of the rectifying apparatus 6 and supplied into the air channels 14 of the heat exchange modules 11 located in the blades 12 of the rectifying apparatus 6 of the compressor, and through the outputs 19 into the twisting apparatus 8. Fuel from the fuel collector 5 is supplied to the fuel channels 13 of the heat exchange modules 11 located in the blades 12 of the rectifying apparatus 6 of the compressor through the inputs 15, and to the fuel injectors 7 of the combustion chamber 4 installed in the body 3 through the outputs 16. The air cooled in the heat exchange modules 11 is supplied to the internal cavities of the buckets 10 of the turbine from the twisting apparatus 8 through channels 9 in the impeller 2.
EFFECT: increase in the efficiency of the gas turbine engine is achieved by maintaining high efficiency of the thermodynamic cycle thereof.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к высокотемпературным турбинам газотурбинных двигателей, а именно к способам охлаждения рабочих лопаток турбин газотурбинных двигателей различного назначения.The invention relates to high-temperature turbines of gas turbine engines, and in particular to methods for cooling the working blades of turbines of gas turbine engines for various purposes.

Значительный прогресс в области повышения удельной мощности и экономичности современных газотурбинных двигателей (ГТД) достигнут благодаря улучшению их термодинамического цикла на основе роста уровня давления поступающего в камеру сгорания воздуха и повышения температуры газов на входе в турбину.Significant progress in the field of increasing the specific power and efficiency of modern gas turbine engines (GTE) has been achieved due to the improvement of their thermodynamic cycle based on an increase in the pressure level of the air entering the combustion chamber and an increase in the gas temperature at the turbine inlet.

Однако повышение температуры газов на входе в турбину требует интенсификации охлаждения рабочих лопаток турбины. Для их охлаждения обычно осуществляют отбор части расхода воздуха за компрессором. В ГТД с высокой степенью повышения давления в компрессоре значительно повышается температура воздуха на выходе из него, что требует увеличения расхода воздуха, необходимого для охлаждения турбины, ведущего к снижению эффективности термодинамического цикла. Для устранения этого недостатка применяется предварительное охлаждение воздуха, предназначенного для охлаждения турбины, в теплообменниках с использованием различных охлаждающих сред.However, an increase in the gas temperature at the turbine inlet requires intensification of the cooling of the turbine blades. For their cooling, a part of the air flow after the compressor is usually taken. In a gas turbine engine with a high pressure ratio in the compressor, the air temperature at the outlet of the compressor increases significantly, which requires an increase in the air flow required to cool the turbine, leading to a decrease in the efficiency of the thermodynamic cycle. To eliminate this disadvantage, pre-cooling of the air intended for cooling the turbine is used in heat exchangers using various cooling media.

Известны способ и устройство для охлаждения турбины. Способ предусматривает подачу охлаждающего воздуха к горячим компонентам в газотурбинном двигателе, и включает отбор части воздуха в компрессоре перед камерой сгорания в виде отдельного потока, его охлаждение и направление охлажденного потока к горячим элементам двигателя для их охлаждения. Газотурбинный двигатель, реализующий этот способ, содержит компрессор с множеством ступеней лопаток ротора и лопаток статора для сжатия воздуха, камеру сгорания и турбину, а также содержит вентилятор, расположенный выше по потоку от упомянутого компрессора и имеющий перепускной канал, в котором расположен воздухо-воздушный теплообменник охлаждения потока воздуха, отбираемого за компрессором для охлаждения горячих элементов двигателя (Патент США №5581996, опубликован 16.08.1995 г.).Known method and device for cooling the turbine. The method provides for supplying cooling air to hot components in a gas turbine engine, and includes taking part of the air in the compressor in front of the combustion chamber in the form of a separate flow, cooling it and directing the cooled flow to hot engine elements for cooling them. The gas turbine engine implementing this method contains a compressor with a plurality of stages of rotor blades and stator blades for compressing air, a combustion chamber and a turbine, and also contains a fan located upstream of said compressor and having a bypass channel in which an air-to-air heat exchanger is located cooling the air flow taken after the compressor to cool the hot engine elements (US Patent No. 5581996, published 08/16/1995).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ охлаждения рабочих лопаток турбины высокого давления двухконтурного газотурбинного турбореактивного двигателя и устройство для его реализации. Способ включает отбор охлаждающего воздуха за компрессором из воздушной полости камеры сгорания, его транспортировку через воздухо-воздушный теплообменник, установленный в воздушном тракте второго контура, в аппарат закрутки с последующим подводом охлаждающего воздуха во внутренние полости рабочих лопаток через воздушные каналы в рабочем колесе турбины. Устройство для реализации способа содержит воздухо-воздушный теплообменник, размещенный во втором контуре, соединенный своим входом с воздушной полостью камеры сгорания, а выходом - с аппаратом закрутки статора, сообщенным через воздушные каналы в рабочем колесе с внутренними полостями рабочих лопаток турбины высокого давления (Патент RU 2387846 F01D 5/18, опубликован 27.04.2010 г.).Closest to the proposed technical solution is a method of cooling the working blades of a high-pressure turbine of a bypass gas turbine turbojet engine and a device for its implementation. The method includes taking cooling air after the compressor from the air cavity of the combustion chamber, transporting it through an air-to-air heat exchanger installed in the air path of the secondary circuit, to the swirl apparatus, followed by supplying cooling air to the internal cavities of the rotor blades through the air channels in the turbine wheel. The device for implementing the method contains an air-to-air heat exchanger located in the second circuit, connected by its inlet to the air cavity of the combustion chamber, and by its outlet to the stator spin apparatus, communicated through air channels in the impeller with the internal cavities of the high-pressure turbine rotor blades (Patent RU 2387846 F01D 5/18, published 04/27/2010).

Известные способы и устройства для их реализации имеют ряд недостатков:Known methods and devices for their implementation have a number of disadvantages:

Как известно, коэффициент полезного действия рабочего цикла двигателя (термический КПД), показывающий какая часть подведенного в цикле тепла превращается в полезную работу, зависит только от уровня давления воздуха при подводе к нему тепла в камере сгорания двигателя, определяемого степенью повышения давления воздуха в его компрессоре

Figure 00000001
, и определяется по зависимости:As you know, the efficiency of the engine working cycle (thermal efficiency), showing what part of the heat supplied in the cycle is converted into useful work, depends only on the level of air pressure when heat is supplied to it in the engine combustion chamber, determined by the degree of increase in air pressure in its compressor
Figure 00000001
, and is determined by the dependence:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где

Figure 00000003
- термический КПД,where
Figure 00000003
- thermal efficiency,

Figure 00000001
- степень повышения давления воздуха в компрессоре,
Figure 00000001
- the degree of increase in air pressure in the compressor,

k - показатель адиабаты, для воздуха k=1,4k - adiabatic index, for air k=1.4

(см. «Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей» под ред. С.М. Шляхтенко, М., Машиностроение, 1987 г.).(see "Theory and calculation of air-breathing engines" under the editorship of S.M. Shlyakhtenko, M., Mashinostroenie, 1987).

Известные вышеприведенные способы охлаждения рабочих лопаток турбины высокого давления двухконтурного турбореактивного двигателя характеризуются отбором тепла от части расхода воздуха в первом контуре (за компрессором высокого давления) с высоким уровнем его давления, и подводом этого тепла к расходу воздуха во втором контуре с существенно более низким уровнем давления (в 4…7 раз) по сравнению с давлением воздуха в первом контуре, что ведет к снижению термодинамической эффективности рабочего цикла двигателя и его экономичн ости.The above known methods of cooling the rotor blades of a high-pressure turbine of a bypass turbojet engine are characterized by the removal of heat from part of the air flow in the primary circuit (after the high-pressure compressor) with a high level of its pressure, and the supply of this heat to the air flow in the second circuit with a significantly lower pressure level (by 4...7 times) in comparison with the air pressure in the primary circuit, which leads to a decrease in the thermodynamic efficiency of the engine operating cycle and its efficiency.

Устройства для реализации известных способов охлаждения рабочих лопаток турбины высокого давления имеют во втором контуре двигателя воздухо-воздушные теплообменники для предварительного охлаждения воздуха, предназначенного для охлаждения рабочих лопаток турбины высокого давления. Такое расположение теплообменников ведет к повышенным гидравлическим потерям в тракте второго контура двигателя вследствие его загромождения и к снижению экономичности двигателя.Devices for implementing known methods for cooling high-pressure turbine rotor blades have air-to-air heat exchangers in the second engine circuit for pre-cooling air intended for cooling high-pressure turbine rotor blades. Such an arrangement of heat exchangers leads to increased hydraulic losses in the tract of the second circuit of the engine due to its clutter and to a decrease in the efficiency of the engine.

Гидравлические потери в коммуникациях подвода охлаждающего воздуха к теплообменнику и отвода из него снижают уровень давления и приводят к необходимости его компенсации повышением расхода охлаждающего воздуха для обеспечения потребной эффективности охлаждения рабочих лопаток турбины высокого давления, что ведет к снижению экономичности двигателя.Hydraulic losses in the communications for supplying cooling air to the heat exchanger and removing it from it reduce the pressure level and lead to the need to compensate for it by increasing the cooling air flow to ensure the required cooling efficiency of the high-pressure turbine rotor blades, which leads to a decrease in engine efficiency.

Задачей изобретения является повышение экономичности газотурбинного двигателя за счет сохранения высокой эффективности его термодинамического цикла путем оптимизации охлаждения рабочих лопаток турбины.The objective of the invention is to increase the efficiency of a gas turbine engine by maintaining the high efficiency of its thermodynamic cycle by optimizing the cooling of the turbine blades.

Сущность изобретения заключается в том, что способ охлаждения рабочих лопаток турбины газотурбинного двигателя включает отбор охлаждающего воздуха из воздушного тракта компрессора, предварительное охлаждение его в теплообменных модулях, расположенных в лопатках спрямляющего аппарата компрессора, топливом, поступающим в камеру сгорания, подачу охлажденного воздуха в аппарат закрутки с последующим подводом его во внутренние полости рабочих лопаток через воздушные каналы в рабочем колесе турбины.The essence of the invention lies in the fact that the method of cooling the turbine blades of a gas turbine engine includes the selection of cooling air from the air path of the compressor, its preliminary cooling in heat exchange modules located in the compressor straightener blades with fuel entering the combustion chamber, the supply of cooled air to the spin apparatus with its subsequent supply to the internal cavities of the rotor blades through the air channels in the turbine wheel.

Поставленная задача решается также устройством для охлаждения рабочих лопаток турбины газотурбинного двигателя, которое содержит расположенные в лопатках спрямляющего аппарата компрессора теплообменные модули с топливными и воздушными каналами, входы топливных каналов соединены с топливным коллектором, а их выходы - с топливными форсунками камеры сгорания, входы воздушных каналов сообщены с воздушным трактом компрессора, а их выходы - с аппаратом закрутки, сообщенным через воздушные каналы в рабочем колесе турбины с внутренними полостями его рабочих лопаток.The problem is also solved by a device for cooling the turbine blades of a gas turbine engine, which contains heat exchange modules with fuel and air channels located in the compressor rectifier blades, the inputs of the fuel channels are connected to the fuel manifold, and their outputs are connected to the fuel injectors of the combustion chamber, the inlets of the air channels communicated with the air path of the compressor, and their outputs - with the swirl device, communicated through the air channels in the turbine wheel with the internal cavities of its rotor blades.

Сохранение термостабильности подогретого топлива на выходе из теплообменных модулей подтверждается нижеприведенным оценочным расчетом, исходные данные для которого приняты на основе общедоступных сведений (УДК 665.73/75, А.И. Ланшин, А.А. Церетели «Результаты экспериментального исследования высокотемпературного газогенератора с целью создания перспективного варианта двигателя с Тг * 1800К», Двигатель, №4, 2017 г., www.aviaport.ru) для условного расхода воздуха на выходе из компрессора высокого давления GB=1 кг/с.Preservation of the thermal stability of the heated fuel at the outlet of the heat exchange modules is confirmed by the following estimated calculation, the initial data for which are taken on the basis of publicly available information (UDK 665.73/75, A.I. Lanshin, A.A. Tsereteli “Results of an experimental study of a high-temperature gas generator in order to create a promising version of the engine with T g * 1800K", Engine, No. 4, 2017, www.aviaport.ru) for the conditional air flow at the outlet of the high-pressure compressor G B = 1 kg / s.

1. Исходные данные:1. Initial data:

1.1. Суммарная степень повышения давления воздуха в компрессоре1.1. The total air pressure ratio in the compressor

πкΣ=25π \u003d 25

1.2. Количество воздуха, необходимое для сгорания 1 килограмма топлива1.2. The amount of air required to burn 1 kg of fuel

Lo=15 кг.L o =15 kg.

1.3. Параметры топлива (РТ по ГОСТ 10227-2013) в топливном коллекторе:1.3. Fuel parameters (RT according to GOST 10227-2013) in the fuel manifold:

- температура tТ=100°C,- temperature t T \u003d 100 ° C,

- давление PT=9 Мпа (90 кгс/см2),- pressure P T \u003d 9 MPa (90 kgf / cm 2 ),

- теплоемкость С=2,38 кдж/кг/град.- heat capacity С=2.38 kJ/kg/deg.

1.4. Коэффициент избытка воздуха в камере сгорания1.4. Excess air ratio in the combustion chamber

αв к/с=2,5α in c / s \u003d 2.5

1.5. Относительный расход воздуха на охлаждение рабочих лопаток турбины от расхода воздуха на выходе из компрессора1.5. Relative air flow rate for cooling the turbine blades on the air flow rate at the compressor outlet

gв охл=0,04 (4%).g in cool = 0.04 (4%).

1.6. Потребное снижение температуры охлаждающего воздуха1.6. Required cooling air temperature reduction

ΔtB=200°С.Δt B =200°C.

2. По известным зависимостям:2. According to known dependencies:

2.1. Расход воздуха на охлаждение рабочих лопаток турбины2.1. Air consumption for cooling turbine blades

Gв охл=GB⋅gв охл=1⋅0,04=0,04 кг/с.G cool =G B ⋅g cool =1⋅0.04=0.04 kg/s.

2.2. Температура воздуха за компрессором:2.2. Air temperature behind the compressor:

Figure 00000004
Figure 00000004

и соответствующая теплоемкость Ср=1,04 кдж/кг/град.and the corresponding heat capacity С р =1.04 kJ/kg/deg.

2.3. Расход топлива2.3. Fuel consumption

Gт=(Gв-Gв охл)/α/Lo=(1-0,04)/2,5/15=0,0256 кг/с.G t \u003d (G in -G in cool ) / α / L o \u003d (1-0.04) / 2.5 / 15 \u003d 0.0256 kg / s.

2.4. Тепловой поток в топливо от охлаждаемого воздуха2.4. Heat flow into the fuel from the cooled air

Qт=Qвр⋅Gв охл⋅Δtв=1,04⋅0,04⋅200=8,32 кдж/с.Q t \u003d Q in \u003d C p ⋅G in cool ⋅Δt in \u003d 1.04 0.04 200 \u003d 8.32 kJ / s.

2.5. Подогрев топлива в теплообменнике2.5. Fuel heating in the heat exchanger

Δtт=Qт/С/Gт=8,32/2,38/0,0256=137°С.Δt t \u003d Q t / C / G t \u003d 8.32 / 2.38 / 0.0256 \u003d 137 ° C.

2.6. Температура топлива на выходе из теплообменника2.6. Fuel temperature at the outlet of the heat exchanger

tт вых=tт+Δtт=100+137=237°С.t t out \u003d t t +Δt t \u003d 100 + 137 \u003d 237 ° С.

2.7. Давление насыщенных паров топлива при этой температуре2.7. Saturated vapor pressure of the fuel at this temperature

(tт вых=237°С) Рнас т=1850 мм Hg (2,5 кгс/см2) существенно ниже давления топлива (Рт=90 кгс/см2), что свидетельствует о его термостабильности.(t t out =237°C) P sat t =1850 mm Hg (2.5 kgf/cm 2 ) significantly lower fuel pressure (P t =90 kgf/cm 2 ), which indicates its thermal stability.

На фиг. 1 показана принципиальная схема системы охлаждения рабочих лопаток турбины газотурбинного двигателя; на фиг. 2 - лопатка спрямляющего аппарата компрессора с теплообменным модулем; на фиг. 3 - поперечное сечение лопатки спрямляющего аппарата компрессора с теплообменным модулем.In FIG. 1 shows a schematic diagram of the cooling system for the turbine blades of a gas turbine engine; in fig. 2 - blade straightener compressor with heat exchange module; in fig. 3 - cross-section of the blades of the directing apparatus of the compressor with the heat exchange module.

Газотурбинный двигатель с устройством, реализующим предлагаемый способ охлаждения рабочих лопаток турбины, содержит ротор компрессора 1, рабочее колесо турбины 2, корпус 3 с камерой сгорания 4 и топливный коллектор 5. За ротором 1 компрессора размещен лопаточный спрямляющий аппарат 6. Камера сгорания 4 имеет топливные форсунки 7. Аппарат закрутки 8 сообщен посредством воздушных каналов 9 в рабочем колесе турбины 2 с внутренними полостями рабочих лопаток 10. Теплообменные модули 11 расположены в лопатках 12 спрямляющего аппарата 6 компрессора 1 и имеют топливные 13 и воздушные каналы 14. Входы 15 топливных каналов 13 сообщены с топливным коллектором 5, а их выходы 16 - с топливными форсунками 7 камеры сгорания 4. Входы 17 воздушных каналов 14 сообщены с воздушным трактом 18 компрессора, а их выходы 19 - с аппаратом закрутки 8, сообщающимся через воздушные каналы 9 в рабочем колесе турбины 2 с внутренними полостями его рабочих лопаток 10. Воздушные каналы 14 и топливные каналы 13 разделены стенками 20.A gas turbine engine with a device that implements the proposed method of cooling the turbine blades contains a compressor rotor 1, a turbine impeller 2, a housing 3 with a combustion chamber 4 and a fuel manifold 5. A vane straightener 6 is placed behind the compressor rotor 1. The combustion chamber 4 has fuel injectors 7. The swirling apparatus 8 is connected by means of air channels 9 in the turbine wheel 2 with the internal cavities of the rotor blades 10. The heat exchange modules 11 are located in the blades 12 of the straightener 6 of the compressor 1 and have fuel 13 and air channels 14. The inputs 15 of the fuel channels 13 are in communication with fuel manifold 5, and their outputs 16 - with fuel injectors 7 of the combustion chamber 4. The inputs 17 of the air channels 14 are connected with the air path 18 of the compressor, and their outputs 19 - with the spin apparatus 8, which communicates through the air channels 9 in the turbine wheel 2 with internal cavities of its rotor blades 10. Air channels 14 and fuel channels 13 section us walls 20.

Способ осуществляют с помощью устройства следующим образом:The method is carried out using the device as follows:

Воздух, предназначенный для охлаждения рабочих лопаток 10 в рабочем колесе турбины 2, отбирают из воздушного тракта 18 за ротором компрессора 1 через входы 17 в лопатках 12 спрямляющего аппарата 6 и подают в воздушные каналы 14 теплообменных модулей 11, расположенных в лопатках 12 спрямляющего аппарата 6 компрессора, и через выходы 19 в аппарат закрутки 8.The air intended for cooling the rotor blades 10 in the turbine wheel 2 is taken from the air path 18 behind the compressor rotor 1 through the inlets 17 in the blades 12 of the straightener 6 and is fed into the air channels 14 of the heat exchange modules 11 located in the blades 12 of the straightener 6 of the compressor , and through the outputs 19 to the spin apparatus 8.

Топливо из топливного коллектора 5 через входы 15 подают в топливные каналы 13 теплообменных модулей 11, расположенных в лопатках 12 спрямляющего аппарата 6 компрессора, и через выходы 16 в топливные форсунки 7 камеры сгорания 4, установленной в корпусе 3.Fuel from the fuel manifold 5 through the inlets 15 is fed into the fuel channels 13 of the heat exchange modules 11 located in the blades 12 of the straightener 6 of the compressor, and through the outlets 16 into the fuel injectors 7 of the combustion chamber 4 installed in the housing 3.

Через стенки 20 между топливными каналами 13 и воздушными каналами 14 теплообменных модулей 11, расположенных в лопатках 12 спрямляющего аппарата 6 компрессора, осуществляется теплообмен с отводом тепла от воздуха, предназначенного для охлаждения рабочих лопаток 10 турбины, и соответствующим его подводом к топливу, предназначенному для подачи в камеру сгорания 4. Соответственно при этом температура воздуха понижается, а температура топлива повышается.Through the walls 20 between the fuel channels 13 and the air channels 14 of the heat exchange modules 11 located in the blades 12 of the directing vane 6 of the compressor, heat is exchanged with heat removed from the air intended for cooling the working blades 10 of the turbine, and its corresponding supply to the fuel intended for supplying into the combustion chamber 4. Accordingly, the air temperature decreases, and the fuel temperature rises.

Воздух, охлажденный в теплообменных модулях 11, из аппарата закрутки 8 подают по каналам 9 в рабочем колесе 2 во внутренние полости рабочих лопаток 10 турбины.The air cooled in the heat exchange modules 11 is supplied from the swirler 8 through channels 9 in the impeller 2 into the internal cavities of the turbine blades 10.

Подогретое в теплообменных модулях 11 топливо с помощью форсунок 7 подается с распылом в камеру сгорания 4, где оно при сгорании передает рабочему телу термодинамического цикла двигателя (газовоздушной смеси) наряду с теплом, выделяющимся при реакции его горения, тепло, отведенное в него от воздуха, предназначенного для охлаждения рабочих лопаток турбины.The fuel heated in the heat exchange modules 11 with the help of nozzles 7 is supplied with spray into the combustion chamber 4, where, during combustion, it transfers to the working fluid of the thermodynamic cycle of the engine (gas-air mixture), along with the heat released during its combustion reaction, the heat removed into it from the air, designed to cool the turbine blades.

Таким образом, осуществляется охлаждение рабочих лопаток турбины с предварительным охлаждением воздуха, отбираемого для этой цели из воздушного тракта компрессора, с возвратом тепла в камеру сгорания с топливом при высоком уровне давления воздуха в ней с сохранением эффективности термодинамического цикла газотурбинного двигателя и повышением его экономичности.Thus, the cooling of the turbine blades is carried out with the preliminary cooling of the air taken for this purpose from the air path of the compressor, with the return of heat to the combustion chamber with fuel at a high level of air pressure in it, while maintaining the efficiency of the thermodynamic cycle of the gas turbine engine and increasing its efficiency.

Claims (2)

1. Способ охлаждения рабочих лопаток турбины газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что включает отбор охлаждающего воздуха из воздушного тракта компрессора, предварительное охлаждение его в теплообменных модулях, расположенных в лопатках спрямляющего аппарата компрессора, топливом, поступающим в камеру сгорания, подачу охлажденного воздуха в аппарат закрутки с последующим подводом его во внутренние полости рабочих лопаток через воздушные каналы в рабочем колесе турбины.1. A method for cooling the working blades of a turbine of a gas turbine engine, characterized in that it includes taking cooling air from the air path of the compressor, pre-cooling it in heat exchange modules located in the blades of the compressor straightener with fuel entering the combustion chamber, supplying cooled air to the spin apparatus with its subsequent supply to the internal cavities of the rotor blades through the air channels in the turbine wheel. 2. Устройство для охлаждения рабочих лопаток турбины газотурбинного двигателя, характеризующееся тем, что содержит расположенные в лопатках спрямляющего аппарата компрессора теплообменные модули с топливными и воздушными каналами, причем входы топливных каналов соединены с топливным коллектором, а выходы - с топливными форсунками камеры сгорания, входы воздушных каналов сообщены с воздушным трактом компрессора, а выходы - с аппаратом закрутки, сообщенным через воздушные каналы в рабочем колесе турбины с внутренними полостями его рабочих лопаток.2. A device for cooling the working blades of a turbine of a gas turbine engine, characterized in that it contains heat exchange modules with fuel and air channels located in the blades of the directing vane of the compressor, wherein the inlets of the fuel channels are connected to the fuel manifold, and the outlets are connected to the fuel injectors of the combustion chamber, the inlets of the air the channels are in communication with the air path of the compressor, and the outlets are in communication with the swirling device, which is connected through the air channels in the turbine impeller with the internal cavities of its rotor blades.
RU2020141354A 2020-12-14 2020-12-14 Method for cooling the buckets of the turbine of a gas turbine engine and apparatus for implementation thereof RU2769743C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141354A RU2769743C1 (en) 2020-12-14 2020-12-14 Method for cooling the buckets of the turbine of a gas turbine engine and apparatus for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141354A RU2769743C1 (en) 2020-12-14 2020-12-14 Method for cooling the buckets of the turbine of a gas turbine engine and apparatus for implementation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769743C1 true RU2769743C1 (en) 2022-04-05

Family

ID=81076242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020141354A RU2769743C1 (en) 2020-12-14 2020-12-14 Method for cooling the buckets of the turbine of a gas turbine engine and apparatus for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2769743C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2833450C1 (en) * 2023-12-22 2025-01-21 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" Method of cooling turbine working blades of double-flow gas turbine engine and device for implementation thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU844797A1 (en) * 1979-10-09 1981-07-07 Всесоюзное Научно-Производственное Объе-Динение "Союзтурбогаз" Gas pumping unit
US20110100020A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 General Electric Company Apparatus and method for turbine engine cooling
US8794907B1 (en) * 2007-11-29 2014-08-05 Florida Turbine Technologies, Inc. Multiple staged compressor with last stage airfoil cooling
RU2562361C1 (en) * 2014-04-14 2015-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Cooling method of turbine work blade of gas-turbine engine
US20180016985A1 (en) * 2015-04-02 2018-01-18 General Electric Company Heat pipe temperature management system for wheels and buckets in a turbomachine
RU2733681C1 (en) * 2020-03-23 2020-10-06 Николай Борисович Болотин Cooling method of working blades of turbine of double-flow gas turbine engine and device for its implementation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU844797A1 (en) * 1979-10-09 1981-07-07 Всесоюзное Научно-Производственное Объе-Динение "Союзтурбогаз" Gas pumping unit
US8794907B1 (en) * 2007-11-29 2014-08-05 Florida Turbine Technologies, Inc. Multiple staged compressor with last stage airfoil cooling
US20110100020A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 General Electric Company Apparatus and method for turbine engine cooling
RU2562361C1 (en) * 2014-04-14 2015-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Cooling method of turbine work blade of gas-turbine engine
US20180016985A1 (en) * 2015-04-02 2018-01-18 General Electric Company Heat pipe temperature management system for wheels and buckets in a turbomachine
RU2733681C1 (en) * 2020-03-23 2020-10-06 Николай Борисович Болотин Cooling method of working blades of turbine of double-flow gas turbine engine and device for its implementation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2833450C1 (en) * 2023-12-22 2025-01-21 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" Method of cooling turbine working blades of double-flow gas turbine engine and device for implementation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11686250B2 (en) Gas turbine energy supplementing systems and heating systems, and methods of making and using the same
EP3623602B1 (en) Hybrid expander cycle with intercooling and turbo-generator
JPH09166028A (en) Open gas turbine conducting intermediate cooling during exhaust-heat recovery and compression
CN103459816B (en) Exhaust-heat recovery power generation device
WO2018044571A1 (en) Turbine stator vane with closed-loop sequential impingement cooling insert
US20080229751A1 (en) Cooling system for gas turbine engine having improved core system
JPS6340244B2 (en)
EP0607232B1 (en) Gas turbine cycle
US20120159923A1 (en) System and method for using gas turbine intercooler heat in a bottoming steam cycle
RU1584492C (en) Two-circuit turbojet engine
CN115680881A (en) Dual cycle intercooled engine architecture
US2159758A (en) Power plant
JP2013148092A (en) Liquid fuel heating system
RU2661427C1 (en) Bypass turbojet engine
US20120144838A1 (en) Combined cycle power augmentation by efficient utilization of atomizing air energy
RU2769743C1 (en) Method for cooling the buckets of the turbine of a gas turbine engine and apparatus for implementation thereof
EP1435433A2 (en) Turbo recuperator device
RU2293859C2 (en) Power generating installation
RU2833450C1 (en) Method of cooling turbine working blades of double-flow gas turbine engine and device for implementation thereof
RU2707105C2 (en) Turbojet double-flow engine
US11053851B2 (en) Supplementary air injection system for gas turbines
RU2067683C1 (en) Three-loop steam-and-gas jet engine
RU2743480C1 (en) Oxygen-fuel power plant
RU2773995C1 (en) Gas pumping unit
Terwilliger et al. Water separator for hydrogen steam injected turbine engine