Проектирование охлаждаемых деталей ГТД с опережающей верификацией теплогидравлических моделей на примере охлаждаемых лопаток газовой турбины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.10, кандидат наук Шевченко Михаил Игоревич

• Шевченко Михаил Игоревич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Шевченко Михаил Игоревич

1.1. Охлаждаемые детали газовых турбин и их конструктивные особенности

1.2. Процесс проектирования охлаждаемых лопаток газовых турбин

1.3. Математическое моделирование теплового состояния охлаждаемых лопаток газовых турбин

1.4. Методы верификации математических моделей охлаждаемых лопаток газовых турбин

1.5. Анализ возможностей аддитивных лазерных технологий для изготовления моделей охлаждаемых лопаток

1.6. Цель работы и решаемые задачи

Глава 2. Методики проектирования с использованием физического моделирования на ранних этапах создания охлаждаемых лопаток

2.1. Проектирование охлаждаемых лопаток газовых турбин с опережающий верификацией тепловых и гидравлических моделей

2.2. Критерии верификации гидравлической и тепловой модели лопатки

2.3. Верификации тепловой модели лопатки с конвективной системой охлаждения

2.4. Верификации тепловой модели лопатки с конвективно -пленочной системой охлаждения

Глава 3. Исследование объектов физического моделирования

элементов лопаток, изготовленных селективным лазерным

плавлением

3.1. Материал для изготовления моделей и определение его характеристик

3.2. Модернизация установки с жидкометаллическим термостатом

3.3. Исследование влияния шероховатости поверхности моделей на точность определения тепловых и гидравлических характеристик каналов охлаждения

3.3.1. Сравнительные экспериментальные исследования теплогидравлических характеристик гладких каналов изготовленных с использованием БЬМ - технологии и фрезерованием

3.3.2. Сравнительные экспериментальные исследования теплогидравлических характеристик каналов с поперечным ребром, изготовленных с использованием БЬМ - технологии и фрезерованием

Глава 4. Апробация методики на примере проектирования элементов внутренней полости сопловой лопатки

4.1. Исследование теплообмена входной кромки лопатки с циклонной схемой охлаждения

4.1.1. Модели канала охлаждения входной кромки

4.1.2. Гидравлические характеристики моделей

4.1.3. Анализ результатов тепловых испытаний и построение критериальных зависимостей

4.2. Исследование теплообмена в моделях задней полости лопатки с различными интенсификаторами теплообмена

4.2.1. Геометрические характеристики моделей задней полости лопатки

4.2.2. Гидравлическая модель каналов и результаты гидравлических испытаний

Глава 5. Верификация тепловой и гидравлической моделей рабочей лопатки турбины двигателя АЛ-31СТН

5.1. Разработка и изготовление модели лопатки для тепловых испытаний

5.2. Гидравлическая модель лопатки, моделирование потокораспределения охладителя в каналах

5.3. Анализ результатов испытаний модели лопатки в

жидкометаллическом термостате

5.4. Верификация и уточнение тепловой модели лопатки

5.5. Сравнение результатов испытания прототипа с результатами испытания натурной лопатки, изготовленной литьем в серийном производстве

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Проектирование охлаждаемых деталей ГТД с опережающей верификацией теплогидравлических моделей на примере охлаждаемых лопаток газовой турбины»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время перед предприятиями аэрокосмической отрасли стоят актуальные задачи по пересмотру подходов к разработке новых изделий. Это происходит в условиях жесткой конкуренции с зарубежными компаниями как на внутреннем, так и на внешнем рынках. Разработка и внедрение инновационных технологий в процесс создания перспективных летательных аппаратов и их двигателей требуют разработки и внедрения новых методов проектирования и экспериментальных исследований. Возникает потребность в интеграции на ранних стадиях проектирования процессов конструирования и инженерного анализа с процессами испытания деталей для верификации применяемых расчетных моделей. Параллельное использование математических и физических моделей позволяет выявить характеристики изделия до изготовления конструкторской документации, что сокращает сроки и уменьшает стоимость разработки новых изделий.

Особенно это актуально при проектировании высокотемпературных турбин газотурбинных двигателей (ГТД), характерной особенностью развития которых является переход к более высоким параметрам рабочего тела для улучшения экономичности. Максимальная температура на входе в турбину достигает 1700...1850К. Неотъемлемой частью любой современной турбины является система охлаждения. В турбинах высокого давления охлаждаются: корпус, диски рабочих колес, встроенные подшипники, детали системы управления радиальными зазорами. Наиболее сложным элементом системы охлаждения турбины являются сопловые и рабочие лопатки турбины высокого давления как наиболее теплонапряженные детали, определяющие ресурс турбины и двигателя в целом.

Создание лопаток с эффективной системой охлаждения является сложным и трудоемким процессом, включающим выбор схемы, проектирование тракта охлаждения и его оптимизацию, газодинамические, тепловые и прочностные расчеты, экспериментальные исследования, разработку технологии изготовления и оценку надежности.

Проектированием охлаждаемых турбин ГТД занимались: Ануров Ю.М. [1-3], Богомолов Е.Н. [4-11], Галицейский Б.М. [12-14], Дыбан Е.П. [15, 16] Дрейцер Г.А. [17, 18], Копелев С.З. [19, 20], Кутателадзе С.С. [21-24], Лебедев А.С. [25, 26], Леонтьев А.И. [27-29], Локай В.И. [30, 31], Марчуков Е.Ю. [32, 33], Нагога Г.П. [34, 35], Пиотух С.М. [36-38], Пиралишвили Ш.А. [39, 40], Слитенко А.Ф. [41, 42], Халатов А.А. [43, 44], Харьковский С.В. [45, 46], Черный М.С. [47, 48], Швец И.Т. [49], Щукин В.К. [50], Kercher D.M. [51], Hwan J. [52], Metzger D.E. [53-54] и др. Полученные ими результаты позволили разработать методы расчёта теплообмена и проектирования систем охлаждения деталей газовых турбин. Численное моделирование температурного поля охлаждаемых лопаток турбины является обязательным элементом процесса проектирования ГТД. Для обеспечения современного уровня КПД и ресурса газовой турбины, требуются достоверные расчетные данные. При этом остро стоит вопрос о верификации результатов численных расчетов, которая проводится по результатам испытания натурной лопатки, изготовленной по технологии серийного производства. Это может приводить к существенным дополнительным затратам и увеличению времени создания охлаждаемой лопатки и двигателя в целом. Использование инновационной технологии селективного лазерного плавления (SLM-технология) позволяет изготавливать прототип охлаждаемой лопатки и проводить его испытания до разработки конструкторской документации.

В связи с этим совершенствование методики проектирования, позволяющей проводить на ранних стадиях верификацию тепловой и гидравлической моделей лопатки, до ее изготовления в серийном производстве является актуальной задачей.

Объектом исследования являются: модели каналов охлаждения, прототипы охлаждаемой лопатки, изготовленные селективным лазерным плавлением и по серийной технологии.

Научная новизна результатов заключается в следующем:

Усовершенствована методика проектирования охлаждаемых деталей газовых турбин, позволяющая проводить верификацию тепловой и гидравлической модели охлаждаемой лопатки для принятия на ранних стадиях оптимальных конструктивных решений.

Экспериментально обоснована возможность использования прототипа лопатки, изготовленного по БЬЫ-технологии из нанопорошка на основе железа, для верификации ее теплогидравлической модели.

Разработаны методики верификации тепловых моделей лопаток турбин с конвективными и конвективно-пленочными системами охлаждения.

Получены критериальные зависимости для расчета локальных коэффициентов теплоотдачи к охлаждающему воздуху для закрытой циклонной системы охлаждения входной кромки лопатки.

Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Разработаны критерии оценки адекватности гидравлических и тепловых моделей лопаток при использовании тепловизионного метода и метода калоримерирования в жидкометаллическом термостате.

2. Определена теплопроводность и шероховатость поверхности стенок каналов охлаждения, изготовленных по БЬЫ-технологии. Получены результаты влияния шероховатости на гидравлические и тепловые характеристики каналов охлаждения.

3. Разработана программа для расчета двумерного температурного поля, позволяющая определить распределение плотности теплового потока по наружной поверхности поперечных сечений лопатки.

4. Получены результаты экспериментальных исследований моделей входной кромки и задней полости с различными интенсификаторами теплоотдачи, позволившие разработать адекватную теплогидравлическую модель сопловой лопатки ГТУ.

5. По результатам испытания прототипа верифицирована тепловая модель рабочей лопатки первой ступени турбины. Получены обобщенные

зависимости для расчета локальных коэффициентов теплоотдачи к охлаждающему воздуху. Результаты использованы при проектировании рабочей лопатки первой ступени турбины высокого давления двигателя АЛ-31СТН, разработанного ОКБ имени Люлька.

6. Проведены сравнительные испытания прототипа и натурной рабочей лопатки первой ступени турбины двигателя АЛ-31СТН. Совпадение распределения плотности тепловых потоков в контрольных сечениях пера прототипа и лопатки экспериментально подтвердило возможность проведения верификации тепловой и гидравлической модели системы охлаждения на прототипе лопатки, изготовленной по технологии селективного лазерного плавления.

Методология и методы исследования. В работе использованы экспериментальные и теоретические методы исследования. Решения поставленных задач базируются на теоретических положениях и основополагающих закономерностях тепломассообмена, с использованием экспериментальных результатов, полученных при испытаниях моделей каналов охлаждения и лопаток турбины.

Положения, выносимые на защиту:

- методика проектирования охлаждаемых лопаток газовых турбин с верификацией их тепловых и гидравлических моделей;

- методика верификации тепловой модели лопатки по результатам испытания прототипа лопатки в жидкометаллическом термостате;

- результаты экспериментального исследования влияния SLM-технологии и на тепловые характеристики охлаждаемых каналов лопатки турбины;

- критериальные зависимости для расчета локальных и средних значений теплоотдачи к воздуху входной кромки лопатки с циклонной системой охлаждения.

Степень достоверности полученных результатов работы.

Достоверность полученных в диссертации научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена применением современных методов математического

моделирования, аттестованных измерительных средств и апробированных методик измерений и обработки данных, анализом погрешности измерений, воспроизводимостью результатов тепловых и гидравлических испытаний, хорошим совпадением результатов численного моделирования и экспериментов.

Глава 1. Проектирование систем охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин

1.1. Охлаждаемые детали газовых турбин и их конструктивные особенности

Характерной особенностью развития газотурбинных двигателей (ГТД) и установок (ГТУ) является переход к более высоким параметрам рабочего тела

о

для улучшения экономичности. Наблюдается интенсивное (на 20-30 С в год) увеличение температуры газа перед турбиной Тг, которая в настоящее время

о

достигает у серийных двигателей температуры 1600-1800 С.

В ряде зарубежных стационарных ГТД большой мощности, таких как М50Ш, М70Ш, М701Н фирмы «Мицубиси», MS7001G, MS9001G, MS9001H 25 фирмы «Дженерал Электрик» и ряде других были достигнуты температуры

_ о

газа перед турбиной (Т3) на уровне 1500 С. Повышение температуры газа перед турбиной (Т3) в энергетических ГТД по годам в сравнении с авиационными двигателями показано на рис. 1.1 [55].

Рисунок 1.1 - Повышение температур газа на входе в турбину

в различных ГТД [55]

Система охлаждения является в настоящее время неотъемлемой частью любой современной турбины. Наиболее апробированной схемой охлаждения турбин является схема открытого воздушного охлаждения. Для охлаждения используется воздух, отбираемый за компрессором высокого давления или за одной из его ступеней; для наружного охлаждения корпусов турбины и управления радиальными зазорами - воздух из-за компрессора низкого давления или из-за вентилятора.

Система охлаждения ГТД должна удовлетворять следующим требованиям:

- температура металла охлаждаемых деталей должна быть такой, чтобы его прочностные свойства обеспечивали заданный ресурс работы;

- градиенты температур охлаждаемых деталей не должны превышать значений, при которых температурные напряжения достигают опасных значений или возникает возможность недопустимого коробления деталей;

- затраты энергии на охлаждение должны быть значительно ниже дополнительной полезной энергии, вырабатываемой ГТУ за счет увеличения начальной температуры рабочего тела.

Кроме того, система охлаждения газотурбинной установки не должна чрезмерно усложнять конструкцию турбины и схему ГТУ и, как следствие, повышать ее стоимость.

В высокотемпературных турбинах ГТД охлаждаются: корпус, диски рабочих колес, встроенные подшипники, система управления радиальными зазорами, рабочие и сопловые лопатки.

В качестве примера на рис. 1.2 показана конструкция двухступенчатая турбина высокого давления авиационного двигателя. Охлаждение позволяет снизить температуру корпуса газовой турбины и изготавливать его из относительно дешевых металлов. Большое внимание уделяется охлаждению внутренних (встроенных) подшипников. Для этого масляная полость

подшипника омывается холодным воздухом, отбираемым из ступени компрессора.

Для охлаждения дисков наибольшее распространение получили схемы охлаждения с радиальным обдувом, струйное и струйно-радиальное. Разновидностью радиальной схемы является охлаждение с помощью покрывного диска - дефлектора. Такая схема гарантирует защиту диска от нагрева горячим газом, даже если он будет затекать в полость диска.

Рисунок 1.2 - Схема охлаждения двухступенчатой турбины ТРД

Расчет системы охлаждения сводится к определению расходов, давлений и температур охлаждающего воздуха во всех элементах системы, с последующим расчетом температурных полей и запасов прочности. На рис. 1.3 показан пример построения гидравлической модели для системы охлаждения корпуса ТВД. На рис. 1.4 результаты моделирования температурного поля ротора турбины на переходном режиме работы турбины.

Наиболее сложным элементом системы охлаждения турбины являются сопловые и рабочие лопатки турбины высокого давления - как наиболее теплонапряженные детали, определяющие ресурс турбины и двигателя в целом.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт, повышение Тг в последние 20-30 лет происходило, в основном, за счет повышением глубины охлаждения деталей и, прежде всего, лопаточных аппаратов.

Рисунок 1.3 - Конструкция и расчетная схема охлаждения турбины высокого давления

Рисунок 1.4 - Температурное поле ротора турбины на взлете

Глубиной охлаждения или интенсивность охлаждения лопатки является параметр

* * 9 _ (Т г — Тл)/ (Т г — Тохл.воз.Х

*

где Т г - температура газа заторможенная, Тл - температура поверхности лопатки, Тохлвоз - температура воздуха на входе в лопатку. Повышение жаропрочности сплавов, применяемых для изготовления лопаток турбин, в настоящее время происходит очень медленно и сопровождается их значительным удорожанием. На рис. 1.5 представлены данные по температурам газа и средним температурам лопаток стационарных газотурбинных двигателей, разработанных совместно фирмами «Мицубиси» и «Вестингауз»

* о

[56]. Из этого рисунка видно, что при повышении Тг с 1160 до 1500 С температуры металла лопаток остались на прежнем уровне. Повышение глубины охлаждения необходимо и для увеличения ресурса охлаждаемых лопаток до современных требований - от 30 до 50 тысяч часов.

селящих (СЛ) ир*бочаа (РЛ) пспмок -—М70Ю —*—М701Р

Рисунок 1.5 - Температуры газа и металла лопаток турбины различных ГТД

В этих условиях повышение глубины охлаждения деталей турбин приводит к необходимости резкого увеличения расхода охлаждающего воздуха,

дополнительным потерям и снижению КПД турбины и двигателя в целом, что

*

снижает выигрыш от повышения Т г. Вместе с тем, увеличение расхода охлаждающего воздуха является необходимым, но недостаточным условием.

Наряду с увеличением расхода воздуха, для достижения допустимых температур металла, необходимо еще и обеспечить высокую интенсивность теплообмена со стороны охлаждающего воздуха [57].

Анализ конструкций охлаждаемых рабочих лопаток современных ГТД различного назначения показал, что, независимо от мощности, абсолютное большинство рабочих лопаток имеет петлевую или полупетлевую схему течения охладителя с использованием различных интенсификаторов теплоотдачи, установленных в каналах охлаждения.

Последней попыткой использования дефлекторной схемы охлаждения в рабочей лопатке было изготовление лопатки из двух литых половинок [58]. Пластины дефлектора и половинки соединялись между собой с помощью высокотемпературной пайки (рис. 1.6). Лопатки имели малую относительную толщину профиля, что позволило спроектировать охлаждаемую турбину с высоким КПД. Однако, лопатка данной конструкции не была доведена до серийного производства из-за нестабильности технологического процесса и недостаточной прочности паяного соединения половинок.

а) б)

Рисунок 1.6 - Дефлекторная лопатка, паянная из двух половинок: а - половинки лопатки; б - поперечные сечение пера

Основными конструктивными элементами, используемыми для интенсификации теплоотдачи в воздух, являются штырьки, ребра на

поверхности каналов (рис. 1.7), матрицы компланарных каналов (рис. 1.8), сферические лунки.

Как видно, в охлаждающих каналах лопатки на рис. 1.7, ребра-турбулизаторы расположены под прямым углом к направлению течения воздуха. В дальнейшем были проведены обширные исследования по оптимизации геометрии ребер. В лопатках более поздних разработок применены ребра-турбулизаторы, расположенные под углом 45 или 60 градусов к направлению потока, У-образные, а также прерывистые ребра других конфигураций, которые обладают гораздо лучшими теплогидравлическими характеристиками.

Рисунок 1.7 - Лопатка с Рисунок 1.8 - Лопатка с матрицами

полупетлевой схемой охлаждения компланарных каналов

Оценку эффективности интенсификаторов обычно проводят по двум параметрам: интенсификации тепло - обмена по сравнению с аналогичным гладким каналом (Ыи/Ыи0) и по коэффициенту теплогидравлической

1/3

эффективности (Ыи/Ыи^/^/^) , т.е. в соотношении интенсификации теплообмена к корню кубическому прироста гидравлического сопротивления трения по сравнению с гладким каналом. По данным работы [59], при

использовании прямых ребер-турбулизаторов при оптимальных соотношениях высоты ребра к гидравлическому диаметру канала, а также к шагу между ребрами, удается достичь величины отношений = 2,2-2,7, а отношений

(Китио)/да)1/3 - 1,2-1,5. При этом некоторые конфигурации прерывистых (разрезных) ребер позволяют достичь значений ^и/Ыи0) = 5 и даже выше при (Кити0)/(ВД1/3 > 2.

Это делает данный способ интенсификации теплообмена весьма перспективным для применения в охлаждаемых лопатках турбин. Оребрение стенок широко применяется как в радиальных каналах средней части пера, так и в канале входной кромки.

В работе [60] проведены исследования интенсификации теплообмена в радиальном канале входной кромки с помощью ребер различной геометрии. Исследованные варианты оребрения показаны на рис. 1.9. Как показали численные исследования, наибольшую интенсификацию теплообмена обеспечивает вариант 2.

Рисунок 1.9 - Варианты геометрии ребер, исследованные в работе [6]

В лопатке, изображенной на рис. 1.10, для повышения эффективности охлаждения входной кромки на внутренней поверхности канала установлены 5

продольных ребер - «флажков». Их применение позволило увеличить © на о,о5. Основным недостатком такой конструкции являлось сложность изготовления и контроля данного элемента в керамическом стержне, формирующем внутреннюю полость лопатки.

Как показала практика, применение полупетлевых и петлевых схем с ребрами-турбулизаторами течения воздуха имеет ряд недостатков. Один из них обусловлен тем, что гидравлические потери в и-образных поворотах из одного радиального канала в другой сопоставимы с потерями в этих каналах, а в ряде случаев даже превышают их. Это не позволяет обеспечить требуемую интенсивность теплообмена в охлаждающих каналах при фиксированном перепаде давления, что снижает эффективность данных технических решений.

Рисунок 1.10 - Лопатка с продольными ребрами на внутренней поверхности входной кромки

Еще один недостаток заключается в существенной зависимости теплогидравлических характеристик охлаждающих каналов от фактических размеров ребер. Так как, независимо от конфигурации ребер-турбулизаторов, оптимальная высота ребер составляет не более 0,1 от гидравлического диаметра канала, то в характерных для рабочих лопаток первой ступени ГТД мощностью 25-50 МВт каналах с гидравлическим диаметром 5-8 мм оптимальная высота ребра составляет порядка 0,5 мм.

Расчетные исследования, проведенные в ЦНИОКР «Машпроект», показали, что, уменьшение фактической высоты ребер на отдельном участке с 0,5 мм до 0,4 мм в условиях, характерных для первых ступеней ГТД с температурой

г-—. °

Т3 = 1300 С, приводит к повышению температуры стенки лопатки на этом

о

участке на 30 С и более, что является неприемлемым. В то же время, обеспечить контроль геометрии ребер с достаточной точностью при серийном изготовлении лопаток технологически весьма проблематично.

Штырьки-интенсификаторы широко применяются в каналах охлаждения лопаток, расположенных в средней части и задней полости пера (рис. 1.10). В основном используется шахматное расположение штырьков относительно направления течения воздуха. В передней полости полупетлевых лопаток используется комбинация наклонных буртов и штырьков для формирования струйного течения в направлении входной кромки (рис. 1.11).

Рисунок 1.11 - Рабочая лопатка с полупетлевой схемой охлаждения и наклонными буртами в передней полости

В задней полости лопаток, проектируемых для современных ГТД и ГТУ, штырьки-интенсификаторы используются мало, а вместо них широко применяются матрицы компланарных каналов, или, как их часто называют, вихревые матрицы [61, 62]. Лопатки с компланарными каналами,

изготовленные литьем по выплавляемым моделям, отличаются повышенными прочностными свойствами, что особенно важно при циклических нагрузках [63]. Как показали исследования [63] абсолютные размеры компланарных каналов существенно влияют на уровень теплоотдачи. В плоских трактах с компланарными каналами и эквивалентными гидравлическими диаметрами ¿экв = 0,5-2 мм коэффициент теплоотдачи резко падает с уменьшением ёэкв. При таких размерах каналов интенсификация теплоотдачи мала, а гидравлические потери существенны.

В работе [64] приведено сравнение относительного роста гидравлического сопротивления, интенсификация теплообмена и теплогидравлическая эффективность поверхностей каналов с различными интенсификаторами, по сравнению с гладкой поверхностью - график приведен на рис. 1.12. В качестве параметра теплогидравлической эффективности использовалось выражение, полученное из уравнения для кривой Нуннера

г ш К =-х

1 Мщ "У

С/

с

сГ 0

Как видно из рис. 1.12, на теплообменных поверхностях с вихревыми интенсификаторами («лунки») существенному росту теплообмена соответствует практически равноценный рост гидравлического сопротивления. Благодаря этим свойствам, поверхности с вихревыми интенсификаторами являются перспективными для применения в трактах охлаждения.

Из работ, посвященных экспериментальному и численному исследованию таких поверхностей, следует отметить работы [65-69]. Проведенный анализ публикаций показал [64], что большинство исследований гидравлического сопротивления и интенсификации теплообмена проведены на неглубоких сферических выемках (отношение глубины лунки h к диаметру d до ИМ < 0,2), основной массив экспериментальных точек, полученных на таких выемках, концентрируется вблизи линии Ыи /Ыи0 = Сг ^ 0 (рис. 1.13).

При этом, до сих пор нет ответа на вопрос об оптимальной (с точки зрения теплогидравлической эффективности) форме [64].

Была попытка использования интенсификаторов данного типа в конструкции охлаждаемой лопатки, показанной на рис. 1.14. Однако в конструкции лопаток серийных двигателей данные интенсификаторы не нашли широкого применения.

Необходимость повышения интенсивности охлаждения потребовало разработки и внедрения новых, альтернативных способов охлаждения лопаток. Особенно это важно для участка входной кромки, на котором эффективность охлаждения ©, по сравнению с другими участками поперечного сечения пера, как правило имеет, наименьшее значение.

Рисунок 1.12 - Теплогидравлическая эффективность поверхностей с различными интенсификаторами теплообмена: 1 - интенсификация теплообмена по сравнению с гладкой поверхностью; 2 - рост гидравлического сопротивления по сравнению с гладкой поверхностью; 3 - параметр теплогидравлической эффективности К1

Рисунок 1.13 - Эффективность интенсификации теплообмена сферическими лунками (Ш = 0,1-0,2): 1 - [70]; 2 - [71]; 3, 4 - [72, 73]; 6 - [74];

7, 8 - [75]; 9 - [76]

Рисунок 1.14 - Рабочая лопатка с интенсификаторами теплообмена

в виде сферических лунок

В качестве одного из таких способов является циклонное охлаждение. Его принцип заключается в тангенциальном подводе воздуха в охлаждающий канал лопатки (циклонную камеру) через дискретные отверстия или щели, что приводит к закрутке потока и значительной интенсификации теплообмена на

внутренних стенках канала. Циклонная камера может быть выполнена с выпуском воздуха в проточную часть турбины, как это реализовано в конструкции рабочей лопатки ТВД двигателя АЛ-31Ф. На рис. 1.15 показана лопатка с сошлифованной спинкой.

В случае чисто конвективного охлаждения, воздух тангенциально вдувается в радиальный канал входной кромки через отверстия, которые выполнены в перегородке за затеняющими ребрами (рис. 1.16) [77].

Интерес к системам циклонного охлаждения, проявляемый в настоящее время рядом ведущих фирм-разработчиков ГТД обусловлен тем, что согласно исследованиям [78], в циклонных камерах может быть достигнута интенсификация теплообмена по сравнению с гладким каналом Nu/Nuo = 4 и даже выше.

Рисунок 1.15 - Фотография лопатки с циклонно-матричной системой охлаждения: 1 - циклонная камера; 2 - отверстия перфорации; 3 - вихревая матрица; 4 - ребра в щели выходной кромки

а)

б)

Рисунок 1.16 - Конструктивная схема лопатки с циклонным охлаждением входной кромки: а - продольный разрез; б - поперечное сечение

По данным работы [79], средняя эффективность охлаждения лопатки ©ср, которая может быть достигнута при использовании чисто конвективного охлаждения, не превышает 0,45. В работе [79] приведены данные по эффективности охлаждения эксплуатируемых и перспективных лопаток высокотемпературных турбин (рис. 1.17). Принципиально более высокий уровень эффективности охлаждения может быть достигнут при применении пленочного, заградительного охлаждения 0ср = 0,5-0,65 при относительном расходе охлаждающего воздуха Gв.ох < 5-7%. Кроме этого, интенсификаторы теплоотдачи при использовании конвективного охлаждения не позволяют в каналах серединных участков пера устранить неравномерность температуры со стороны спинки и корыта, для лопатки первой ступени ТВД авиационного двигателя разница между максимальной и минимальной температурой

о

противоположных стенок достигает 200 С.

Рисунок 1.17 - Эффективность охлаждения рабочих лопаток высокотемпературных турбин

При проектировании лопаток с конвективно-пленочным охлаждением требуемое распределение температуры по профильной части может быть достигнуто за счет подвода охлаждающего воздуха на нужную область наружной поверхности пера через отверстия перфорации. Основным способом повышения эффективности пленочного охлаждения является увеличение количества рядов перфорации и, следовательно, суммарных расходов охлаждающего воздуха. На рис. 1.18 показан профиль среднего сечения охлаждаемой лопатки рабочего колеса ТВД [80] повышенной эффективности охлаждения, с десятью каналами перфорации. Расход охлаждающего воздуха равен Gохл.воз = 5,2%, 0ср = 0,5...0,6, максимальная величина эффективности охлаждения относится к средней части профиля.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шевченко Михаил Игоревич, 2017 год

Список литературы

1. Ануров, Ю.М. Основы обеспечения прочностной надежности авиационных двигателей и силовых установок [Текст] / Ю.М. Ануров, Д.Г. Федорченко. - СПб: Из-во СПбГПУ, 2004. - 390 с.;

2. Ануров, Ю.М. Эффективные методы интенсификации теплообмена в системах охлаждения лопаточных аппаратов высокотемпературных газовых турбин [Текст]: диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук: 05.04.12 / Ануров Юрий Михайлович. - СПб, 2005. - 368 с.;

3. Ануров, Ю.М. Обеспечение показателей ресурса и надёжности ГТД стационарного применения [Текст] / Ю.М. Ануров, В.А. Коваль,

A.А. Халатов, А.И. Хоменко, В.Е. Спицын, В.В. Романов, Е.А. Ковалева // Современные технологии в газотурбостроении. - 2011. - №3/10. - С. 4-11;

4. Богомолов, Е.Н. К вопросу эффективности плёночного охлаждения выходной кромки сопловой лопатки [Текст] / Е.Н. Богомолов, С.М. Пиотух // Теплоэнергетика. - 1977. - №5. - С. 41-42;

5. Богомолов, Е.Н. Об эффективности и теплоотдаче газовой завесы за перфорированным участком при вдуве в турбулентный пограничный слой [Текст] / Е.Н. Богомолов // Изв. вузов. Энергетика. - 1980. - №8. - С. 109-115;

6. Богомолов, Е.Н. Об эффективности предварительной закрутки воздуха в системах охлаждения рабочих лопаток газовых турбин [Текст] / Е.Н. Богомолов, В.В. Елизаров // Изв. вузов. Авиационная техника. - 1984. -№3. - С. 15-19;

7. Богомолов, Е.Н. Рабочие процессы в охлаждаемых турбинах газотурбинных двигателей с перфорированными лопатками [Текст] / Е.Н. Богомолов. - М.: Машиностроение, 1987. - 160 с.;

8. Богомолов, Е.Н. Проектирование проточной части турбокомпрессора авиационного двигателя [Текст] / Е.Н. Богомолов,

B.П. Добродеев. - Ярославль: ЯПИ, 1991. - 68 с.;

9. Богомолов, Е.Н. Газодинамическая эффективность авиационных турбин с воздушным охлаждением лопаток [Текст] / Е.Н. Богомолов. -Рыбинск: РАТИ, 1993. - 168 с.;

10. Богомолов, Е.Н. Экспериментальное исследование влияния высоты лопаток на теплоотдачу на межпрофильной поверхности турбинной решетки [Текст] / Е.Н. Богомолов, А.Е. Ремизов // Изв. вузов. Энергетика. -1993. - №7-8.1. - С. 51-56;

11. Богомолов, Е.Н. О насосном эффекте в каналах охлаждаемых рабочих лопаток турбин [Текст] / Е.Н. Богомолов, С.М. Пиотух, А.Н. Поткин // Изв. вузов. Авиационная техника. - 2004. - №3. - С. 37-40;

12. Галицейский, Б.М. Теплообмен в энергетических установках космических аппаратов [Текст] / Б.М. Галицейский, Ю.И. Данилов, Г.А. Дрейцер, В.К. Кошкин. - М.: Машиностроение, 1975. - 275 с.;

13. Галицейский, Б.М. Метод автоматизированного проектирования системы охлаждения лопаток газовых турбин [Текст] / Б.М. Галицейский, М.Н. Галкин, М.С. Черный, И.В. Шевченко // Тяжелое машиностроение. -1990. - №10. - С. 2-4;

14. Галицейский, Б.М. Нестационарный теплообмен в трубе при изменении теплового потока и расхода газа [Текст] / Б.М. Галицейский, Г.А. Дрейцер, В.Г. Изосимов, Э.К. Калинин, В.К. Кошкин // ТВТ. - 1967. -№5 (т. 5). - С. 867-876;

15. Дыбан, Е.П. Эффективность тепловой защиты плоской стенки при вдувании воздуха через щели под углом к защищаемой поверхности [Текст] / Е.П. Дыбан, Е.Г. Попович, В.М. Репухов // Инж.-физич. Журн. - 1971. -№2 (т. 20). - С. 294-298;

16. Дыбан, Е.П. Конвективный теплообмен при струйном обтекании тел [Текст] / Е.П. Дыбан, А.И. Мазур. - Киев: Наукова думка, 1982. - 304 с.;

17. Дрейцер, Г.А. Интенсификация теплообмена в каналах [Текст] / Г.А. Дрейцер, Э.К. Калинин, С.А. Ярхо. - М.: Машиностроение, 1972.-220 с.;

18. Бессонный, А.И. Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения [Текст] / А.И. Бессонный, Г.А. Дрейцер, В.Б. Кунгыш. - СПб.: Недра, 1996. - 512 с.;

19. Копелев, С.З. Охлаждаемые лопатки газовых турбин [Текст] / С.З. Копелев. - М.: Наука, 1983. - 148 с.;

20. Копелев, С.З. Расчет турбин авиационных двигателей [Текст] / С.З. Копелев, Н.Д. Тихонов. - М.: Машиностроение, 1974. - 268 с.;

21. Кутателадзе, С.С. Справочник по теплопередаче [Текст] / С.С. Кутателадзе, В.М. Боришанский. - М.: ГОСэнергоиздат, 1959. - 414 с.;

22. Кутателадзе, С.С. Теплообмен и трение в турбулентном пограничном слое [Текст] / С.С. Кутателадзе, А.И. Леонтьев. - М.: Энергия, 1972. - 344 с.;

23. Кутателадзе, С.С. Анализ подобия в теплофизике [Текст] / С.С. Кутателадзе. - Новосибирск: Наука, 1982. - 280 с.;

24. Кутателадзе, С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие [Текст] / С.С. Кутателадзе. - М.: Энергоиздат, 1990. - 367 с.;

25. Лебедев, A.C. Охлаждение лопаточных аппаратов газовых турбин: Обзор [Текст] / A.C. Лебедев, А.Н. Коваленко, Л.П. Сафонов. - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1990. - 40 с.;

26. Лебедев, A.C. Экспериментальное исследование теплообмена в модельных каналах охлаждения турбинных лопаток [Текст] / A.C. Лебедев // Изв. вузов СССР. -1986. - №9. - С. 92-96;

27. Леонтьев, А.И. Теория тепломассообмена [Текст] / А.И. Леонтьев. - М.: Высшая школа, 1979. - 495 с.;

28. Леонтьев, А.И. Потенциал энергосбережения различных способов закрутки потока и дискретно шероховатых каналов [Текст] / А.И. Леонтьев,

B.В. Олимпиев // Известия РАН. Энергетика. - 2010. - № 1. - С. 13-49;

29. Леонтьев, А.И. Теплофизика и теплотехника перспективных интенсификаторов теплообмена (обзор) [Текст] / А.И. Леонтьев, В.В. Олимпиев // Известия РАН. Энергетика. - 2011. - № 1. - С. 7-31;

30. Локай, В.И. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов [Текст] / В.И. Локай, М.К. Максутова, В.Д. Стрункин. - М.: Машиностроение, 1979. - 447 с.;

31. Локай, В.И. Теплопередача в охлаждаемых деталях газотурбинных двигателей [Текст] / В.И. Локай, М.Н. Бодунов, В.В. Жуйков, А.В. Щукин. - М.: Машиностроение, 1993. - 288 с.;

32. Сиротин, Н.Н. Повреждаемость и работоспособность авиационных ГТД. Справочник [Текст] / Н.Н. Сиротин, Е.Ю. Марчуков, А.С. Новиков. - М.: Наука, 2015. - 551 с.;

33. Марчуков, Е.Ю. Некоторые пути совершенствования методологии установления и управления расходом ресурса элементов конструкции ГТД [Текст] / Е.Ю. Марчуков, Н.Н. Сиротин // Конверсия в машиностроении. -2005. - №1-2. - С. 14-20;

34. Нагога, Г.П. Компромиссное решение противоречивых требований как принцип многофакторного проектирования высокотемпературных охлаждаемых турбин [Текст] / Г.П. Нагога, Д.В. Карелин, Р.А. Диденко // Тр. науч.-техн. конгресса по двигателестроению (НТКД-2012), АССАД. -2012. - С. 55-60;

35. Нагога, Г.П. Теплообмен и гидравлическое сопротивление в трактах из компланарно-скрещивающихся каналов [Текст] / Г.П. Нагога, И.С. Копылов, М.В. Рукин // Рабочие процессы в охлаждаемых турбомашинах газотурбинных двигателей, КАИ: Межвуз. научн. сборник. - Казань, 1989. -

C. 35-41;

36. Пиотух, С.М. Экспериментальное исследование эффективности охлаждения выходной кромки сопловой лопатки [Текст] / С.М. Пиотух // Высокотемпературные охлаждаемые газовые турбины двигателей летательных аппаратов, КАИ: Межвузовский сборник. - Казань, 1982. - С. 17-21;

37. Пиотух, С.М. Экспериментальное исследование эффективности охлаждения бандажной полки рабочей лопатки газовой турбины [Текст] / С.М. Пиотух, А.В. Голованов, В.И. Макушин // Высокотемпературные охлаждаемые газовые турбины двигателей летательных аппаратов, КАИ: Межвузовский сборник. - Казань, 1986. - С. 26-29;

38. Пиотух, С.М. Экспериментальное исследование влияния расположения перфорации на выходной кромке турбинной лопатки на эффективность охлаждения в лобовой точке [Текст] / С.М. Пиотух, Н.Г. Шитиков // Высокотемпературные охлаждаемые газовые турбины двигателей летательных аппаратов, КАИ: Межвузовский сборник. -Казань, 1986. - С. 21-25;

39. Пиралишвили, Ш.А. Развитие методов интенсификации теплообмена в охлаждаемых лопатках газовых турбин закруткой потока [Текст] / Ш.А. Пиралишвили, С.В. Веретенников, С. М. Хасанов // Труды 5 Российской национальной конференции по теплообмену. - 2010. - Т. 6. -С. 121-125;

40. Пиралишвили, Ш.А. Интенсификация теплообмена в сопловой лопатке высокотемпературной турбины [Текст] / Ш.А. Пиралишвили, С.В. Веретенников, С.М. Хасанов // Тезисы докладов XVIII Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в новых энергетических технологиях». - 2011. - С. 81-82;

41. Слитенко, А.Ф. Метод расчета систем охлаждения ГТУ на основе теории графов и гидравлических сетей [Текст] / А.Ф. Слитенко // Современные проблемы газодинамики и теплообмена и пути повышения эффективности энергетических установок. - 1983. - С. 47-48;

42. Слитенко, А.Ф. Методика и комплексная программа совместного расчета систем охлаждения и температурного состояния деталей газотурбинной установки [Текст] / А.Ф. Слитенко, В.И. Челак // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1990. - №1. - С. 135-139;

43. Халатов, А.А. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных массовых сил. Том 7. Вихревые технологии аэродинамики в энергетическом газотурбостроении [Текст] / А.А. Халатов. - Киев: Издательство НАН Украины, 2008. - 292 с.;

44. Халатов, А.А. Компьютерное моделирование пленочного охлаждения при выдуве охладителя в сферические углубления [Текст] / А.А. Халатов, М.В. Безлюдная, Ю.Я. Дашевский, С.Д. Северин, А.С. Коваленко // Авиационно-космическая техника и технология. - 2014. -№ 7. - С. 77-82;

45. Харьковский, С.В. Комплексное расчётно-экспериментальное исследование проблем теплообмена и охлаждения турбин ТРДД [Текст] / С.В. Харьковский, Ю.Ю. Рыкачев, Е.В. Щербакова // Сборник статей «Основные результаты научно-технической деятельности ЦИАМ (2012-2013 г.)». - 2014. - С. 298-301;

46. Харьковский, С.В. Расчётно-экспериментальное исследование перспективных систем охлаждения турбин современных ТРДЦ [Текст] / С.В. Харьковский, Б.Ф. Шорр, Р.З. Нигматулин, Б.С. Блинник // Сборник статей «Основные результаты научно-технической деятельности ЦИАМ (2012-2013 г.). - 2014. - С. 301-304;

47. Черный, М.С. Расчетная модель течения охладителя в каналах лопатки турбины [Текст] / М.С. Черный, М.Н. Галкин, И.В. Шевченко // Авиационная промышленность. - 1985. - №11. - С. 16-18;

48. Черный, М.С. Исследование теплового состояния охлаждаемых лопаток газовых турбин при освоении серийного производства [Текст] / М.С. Черный, М.Н. Галкин, С.З. Копелев, И.В. Шевченко // Авиационная промышленность. - 1989. - №3. - С. 17-21;

49. Швец, И.Т. Воздушное охлаждение деталей газовых турбин [Текст] / И.Т. Швец, Е.П. Дыбан. - Киев: Наукова думка, 1974. - 314 с.;

50. Щукин, А.В. Оценка влияния продольной кривизны поверхности на эффективность плёночного охлаждения с помощью интерполяционной формулы Кутателадзе-Леонтьева [Текст] / А.В. Щукин // Высокотемпературные охлаждаемые газовые турбины двигателей летательных аппаратов, КАИ: Межвузовский сборник. - Казань, 1979. - С. 30-35;

51. Kersher, E. Beitrag zur warmeubertragung bei der furniertrocknung mit dusenbeluftung [Текст] / E. Kersher, G. Bohner, A. Schneider // Holz Roh - und Werkst. - 1968. - 26 (№1). - P. 19-28;

52. Hwang, J. Augmented heat transfer in a triangular duct by using multiple swirling jets [Текст] / J. Hwang, C. Cheng // Journal of Heat Transfer. -1999. - Vol. 121 (№3). - Р. 683-690;

53. Metzger, D.E. Spot cooling and heating of surfaces with high velocity impinging air jets [Текст] / D.E. Metzger // Standford Univ. - 1962. - №52;

54. Metzger, D.E. Effects of prandtl number on heat transfer characteristics of impinging liquid jest [Текст] / D.E. Metzger, K.V. Cummings, W.A. Ruby // In: Proc. 5th Int. Heat Transfer Conf. Tokyo Jap. Soc. Mech. Eng. - 1974. -vol. 2 (pap. FC 1.5). - P. 20-24;

55. Matsuzaki, H. Development of advanced gas turbine [Текст] / H. Matsuzaki, et al. - ASME Paper, 2014. - 294 p.;

о

56. Aoki, S. Development of the next generation i500 C class advanced gas turbine for 50 Hz utilities [Текст] / S. Aoki, et al. - ASME Paper, 20i3. - 3i4 p.;

57. Халатов, А.А. Системы охлаждения лопаток современных ГТД [Текст] / А.А. Халатов, И.И. Борисов, Ю.Я. Дашевский // Восточноевропейский журнал. - 2009. - 4/4 (40). - С. 24-28;

58. Копелев, C.3. Тепловые и гидравлические характеристики охлаждаемых лопаток газовых турбин [Текст] / С.З. ^пелев, М.Н. Галкин, А.А. Харин, И.В. Шевченко. - М.: Машиностроение, 1993. - 193 с.;

_ о

59. Kizuka, N. Test results of closed circuit cooled blades for i700 C hydrogen - fueled combustion gas turbines [Текст] / N. Kizuka, et al. // IGTC 99 Kobe TS-i0. - P. 343-350;

60. Письменный, Д.Н. Влияние конфигурации ребер-турбулизаторов на теплообмен и потери полного давления в охлаждающем канале вдоль входной кромки лопатки [Текст] / Д.Н. Письменный, Ю.Я. Дашевский, А.А. Халатов // Промышленная теплотехника. - 20i0. -т. 32 (№4). - С. 54-6i;

61. Кузнецов, Н.Д. Теплообмен и гидравлическое сопротивление в трактах, образованных системой компланарных сообщающихся каналов [Текст] / Н.Д. ^знецов, В.М. ^дрявцев, Г.П. Нагога и др. // Труды МВТУ. - i984. -4i7. - С. 54-75;

62. Галкин, М.Н. Исследование и расчет гидравлических и тепловых характеристик охлаждаемых конструкций с компланарными каналами [Текст] / М.Н. Галкин, В.Г. Попов, Н.Л. Ярославцев // Известия вузов. Машиностроение. - i985. - №3. - С. 73-76;

63. Пелевин, Ф.В. Применение компланарных каналов в технике [Текст] / Ф.В. Пелевин, О.И. Ильинская // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. - 20i4. - №37. - С. 71-85;

64. Бурцев, C.A. Экспериментальное исследование характеристик поверхности покрытых регулярным рельефом [Электронный ресурс] / С.А. Бурцев, В.К Васильев, В.А. Виноградов, Н.А. ^селев, А.А. Титов // Электронное научное издание МГТУ им. Н. Э. Баумана «Наука и образование». - 20i3. - Эл. №ФС77-482П. - С. 263-290. - Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/532996.html;

65. Щукин, А.В. Интенсификация теплообмена сферическими выемками при воздействии возмущающих факторов [Текст] / А.В. Щукин, А.П. ^злов, Р.С. Агачев, Я.П. Чуднвский; [под ред. ак. В.Е. Алемасова]. -Kазань: Издательство Kазанского государственного технического университета, 2003. - 143 с.;

66. Быстров, Ю.А. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакете труб [Текст] / Ю.А. Быстров,

С.А. Исаев, Н.А. Кудрявцев, А.И. Леонтьев. - СПб.: Судостроение, 2005. -392 с.;

67. Халатов, А.А. Теплообмен и гидродинамика около поверхностных углублений (лунок) [Текст] / А.А. Халатов. - Киев: НАН Украины, Институт технической теплофизики, 2005. - 59 с.;

68. Дзюбенко, Б.В. Интенсификация тепло- и массообмена на макро-, микро- и наномасштабах [Текст] / Б.В. Дзюбенко, Ю.А. Кузма-Китча,

A.И. Леонтьев, И.И. Федин, Л.П. Холпанов. - М.: ФГУП ЦНИИАТОМИнформ, 2008. - 532 с.;

69. Гортышов, Ю.Ф. Теплогидравлическая эффективность перспективных способов интенсификации теплоотдачи в каналах теплообменного оборудования. Интенсификация теплообмена: монография [Текст] / Ю.Ф. Гортышов, И.А. Попов, В.В. Олимпиев, А.В. Щелчков, С.И. Каськов; [под общ. ред. Ю.Ф. Гортышова]. - Казань: Центр инновационных технологий, 2009. - 531 с.;

70. Александров, А.А. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при обтекании поверхностей с развитой шероховатостью в виде сферических углублений [Текст] / А.А. Александров, Г.М. Горелов, В.П. Данильченко,

B.Е. Резник // Промышленная теплотехника. - 1989. - т. 11 (№6). - С. 57-61;

71. Почуев, В.П. Теплообмен в охлаждаемых лопатках высокотемпературных газовых турбин [Текст] / В.П. Почуев, Ю.Н. Луценко,

A.А. Мухин // Труды Первой Российской национальной конференции по теплообмену. Издательство МЭИ. - 1994. - т. 8. - С. 178-183;

72. Гортышов, Ю.Ф. Теплообмен и трение в каналах со сферическими углублениями [Текст] / Ю.Ф. Гортышов, Р.Д. Амирханов // Рабочие процессы в охлаждаемых турбомашинах и энергетических установках, Казанский государственный технологический университет: межвузовый сборник. -Казань, 1995. - С. 87-90;

73. Гортышов, Ю.Ф. Теплообменные аппараты с интенсифицированным теплообменом [Текст] / Ю.Ф. Гортышов,

B.В. Олимпиев. - Казань: Издательство Казанского государственного технологический университета, 1999. - 176 с.;

74. Афанасьев, В.Н. Теплообмен и трение при безотрывном обтекании сферических углублений турбулентным потоком воздуха [Текст] / В.Н. Афанасьев, Я.Л. Чудновский // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия Машиностроение. - 1991. - №4. - С. 15-25;

75. Беленький, М.Я. Экспериментальное исследование тепловых и гидравлических характеристик теплообменных поверхностей, формованных сферическими лунками [Текст] / М.Я. Беленький, М.А. Готовский, Б.М. Леках,

Б.С. Фокин, В.Б. Хабенский // Теплофизика высоких температур. - 1991. -т. 29 (№6). - С. 1142-1147;

76. Туркин, А.В. Интенсификация теплообмена при помощи лунок в плоском канале при низких скоростях движения воздуха [Текст] / А.В. Туркин,

A.Г. Сорокин, О.Н. Брагина и др. // ИТМО НАНБ. Тепломассообмен - ММФ -92: Минский международный форум: тез. докл. - 1992. - т. 1 (ч. 1). - С. 18-21;

77. Пат. 2251622 Российская Федерация, МПК F 01 D 5/18. Охлаждаемая лопатка газовой турбины [Текст] / Шевченко И.В., Чёрный М.С., Пушкин Ю.Н., Слепцов Е.Ф., Фокин Е.А.; заявители и патентообладатели «МАТИ» Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского. - №2003109890/06; заявл. 06.04.03; опубл. 10.05.05, Бюл. №13. - 5 с.;

78. Glezer, B. A novel technique for the internal blade cooling [Текст] /

B. Glezer., et al. - ASME Paper. - 181 p.;

79. Осипов, М.И. Моделирование сопряженной задачи трения и теплообмена при транспирационном охлаждении лопаток газовых турбин [Текст] / А.В. Веретельник // «Вестник МГТУ», серия «Машиностроение». -Москва, МГТУ, 2007. - №1. - С.64-72;

80. Нестеренко, В.Г. Конструктивные методы совершенствования системы пленочного охлаждения рабочих лопаток турбин ВРД [Электронный ресурс] / В.Г. Нестеренко, А.А. Матушкин // Электронный журнал «Труды МАИ». - 2010. - Выпуск №39. - Режим доступа: http://mai.ru/sciense/trudy/published.php?ID=14813;

81. Галицейский, Б.М. Тепловая защита лопаток турбин [Текст] / Б.М. Галицейский, В.Д. Совершенный, В.Ф. Формалев, М.С. Черный; [под редакцией Б.М. Галицейского]. - М.: Издательство МАИ, 1996. - 356 с.;

82. Галкин, М.Н. Метод автоматизированного проектирования систем охлаждения лопаток газовых турбин [Текст] / М.Н. Галкин, Б.М. Галицейский, М.С. Черный, И.В. Шевченко // Тяжелое машиностроение. - 1990. - №10. -

C. 2-5;

83. Нагога, Г.П. Эффективные способы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин [Текст] / Г.П. Нагога. - М.: Издательство МАИ, 1996. - 100 с.;

84. Bunker, R.S. Latticework (Vortex) cooling effectiveness. Part 1: Stationary channel experiment [Текст] / R.S. Bunker. - ASME Paper. - 2004;

85. Bunker, R.S. Latticework (Vortex) cooling effectiveness. Part 2: Rotating channel experiment [Текст] / R.S. Bunker, et. al. - ASME Paper. - 2004;

86. Халатов, А. А. Тепломассобмен и теплогидравлическая эффективность вихревых и закрученных потоков [Текст] / А.А. Халатов, И.И. Борисов, С.В. Шевцов. - Киев: НАН Украины, 2005. - 500 с.;

87. Han, Je-Chin. Gas turbine heat transfer and cooling technology [Текст] / Han Je-Chin., et al. // Copyright 2000 by Taylor & Francis;

о

88. Ito, S. Conceptual design and cooling blade development of 1700 C -Class high temperature gas turbine [Текст] / Ito S., et. al. // ASME Paper. - 2003;

89. Lee, D.H. Heat transfer measurements in a rotating equilateral triangular channel with various rib arrangements [Текст] / D.H. Lee, D.H. Rhee, H.H. Cho // ASME Paper. - 2006;

90. Liu, Y.H. Heat transfer in leading edge, triangular shaped cooling channels with angled ribs under high rotation numbers [Текст] / Y.Y. Liu, M. Huh, D.H. Rhee, J.C. Han, H.K. Moon // ASME Paper. - 2008;

91. Fujimoto, S. Experimental study on the cooling performance of a turbine nozzle with an innovative internal cooling structure [Текст] / S. Fujimoto, et al. // ASME Paper. - 2009;

92. Иванов, М.А. Проблемы создания высокотемпературных турбин современных авиационных двигателей [Текст] / М.А. Иванов, В.П. Почуев // Конверсия в машиностроении. - 2000. - №5. - С. 47-52;

93. Веретенников, С.В. Исследование теплового состояния сопловой лопатки с циклонно-вихревой системой охлаждения [Текст] / С.В. Веретенников, С.М. Хасанов // Вестник Самарского государственного аэрокосмичекого университета. -2011. №3(27). С. 323-328.

94. Хоменок, Л.А. Экспериментально-расчетные исследования охлаждаемых лопаток ГТЭ-65 [Текст] / Л.А. Хоменок, М.С. Золотогоров, А.Г. Николаев, И.Н. Егоров, А.С. Лебедев, В.В. Кривоносова, Ю.М. Сундуков // Теплоэнергетика. - 2008. - №1. - С. 42-45;

95. Копелев, С.З. Тепловые и гидравлические характеристики охлаждаемых лопаток газовых турбин [Текст] / С.З. Копелев, М.Н. Галкин, А.А. Харин, И.В. Шевченко. - М.: Машиностроение, 1993. - 176 с.;

96. Шевченко, И.В. Метод тепловизионного контроля тепловых характеристик охлаждаемых лопаток газовых турбин [Текст] / И.В. Шевченко, Н.В. Логвиненко // Технология машиностроения. - 2007. - №9. - С. 47-49;

97. Кортиков, Н.Н. Моделирование теплового состояния лопаток газовых турбин с конвективно-пленочной системой охлаждения на основе пакета STAR CCM+ [Текст] / Н.Н. Кортиков, Т.Ю. Садовникова, Н.Б. Кузнецов // Тезисы докладов 10 международной научно-практической конференции «STAR Russia 2015». - 2015. - С. 28-31;

98. Копелев, С.З. Конструкция и расчет систем охлаждения ГТД [Текст] / С.З. Копелев, А.Ф. Слитенко. - Харьков: Издательство «Основа» при Харьковском университете, 1994. - 240 с.;

99. Костеж, В.К. Нестационарное тепловое состояние диска турбины высокого давления двигателя Д-18Т. Техническая справка №10317 [Текст] / В.К. Костеж, С.В. Харьковский // ЦИАМ. - 1985;

100. Харьковский, С.В. Квазитрёхмерная модель теплового состояния пера лопатки. Тезисы докладов XII научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ЦИАМ [Текст] / С.В. Харьковский // Труды ЦИАМ №1235. - 1988. - ч. 3;

101. Кривоносова, В.В. Разработка эффективной системы охлаждения энергетической газотурбинной установки среднего класса мощности с применением современных расчетно-экспериментальных методов: автореферат диссертации на соискание степени кандидата технических наук: 05.04.12 / Кривоносова Виктория Владимировна. - СПб., 2013. - 160 с.;

102. Соколов, Н.П. Гидравлические сопротивления в каналах прямоугольного сечения со скрещивающимся оребрением [Текст] / Н.П. Соколов, В.Г. Полищук, К.Д. Андреев // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Энергетика. Электротехника. - 2013. - 2 (171). - С. 85-94;

103. Слитенко, А.Ф. Метод расчета систем охлаждения ГТУ на основе теории графов и гидравлических сетей. Современные проблемы газодинамики и теплообмена и пути повышения энергоустановок [Текст] / А.Ф. Слитенко. -М.: Машиностроение, 1983. - 437 с.;

104. Харьковский, С.В. Разработка и внедрение методов численного моделирования теплового состояния охлаждаемых турбин: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: 01.04.14 / Харьковский Сергей Валентинович. - Москва, 2001. - 250 с.;

105. Каплун, А.Б. ANSYS в руках инженера [Текст] / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 272 с.;

106. Соколов, Н.П. Теплообмен в каналах прямоугольного сечения со скрещивающимся оребрением [Текст] / Н.П. Соколов, В.Г. Полищук, К.Д. Андреев // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Энергетика. Электротехника. - 2013. - 3 (178). - С. 17-27;

107. Ртищев, В.В. Охлаждаемые лопатки энергетической газотурбинной установки среднего класса мощности ГТЭ-65 [Текст] / В.В. Ртищев, В.В. Кривоносова, Ю.М. Сундуков, В.Е. Михайлов, М.С. Золотогоров // Тезисы докладов LVI научно-технической конференции «Применение

газотурбинных установок в энергетике и промышленности». - 2009. -С. 188-196;

108. Хоменок, Л.А. Экспериментально- расчетные исследования охлаждаемых лопаток ГТЭ-65 [Текст] / Л.А. Хоменок, М.С. Золотогоров,

A.Г. Николаев, И.Н. Егоров, А.С. Лебедев, В.В. Кривоносова, Ю.М. Сундуков // Теплоэнергетика. - 2008. - №1. - С. 42-45;

109. Ding, K. Test of jet engine turbine blades by thermography [Текст] / K. Ding // Optical engineering. - 1985. - November/December 1985 (Vol. 24 №6). -P. 1055-1059;

110. Карпухин, В.И. Измерение температуры с помощью облученного алмаза [Текст] / В.И. Карпухин, В.А. Николаенко // Атомиздат. - 1971. -С. 23-29;

111. Николаенко, В.А. Разработка и опыт использования измерителя максимальной температуры кристаллического [Текст] / В.А. Николаенко,

B.А. Морозов // Атомиздат. - 1979. - С. 47-52;

112. Шевченко, И.В. Методика и оборудование для тепловизионного контроля тепловых характеристик охлаждаемых лопаток турбин [Текст] / И.В. Шевченко, Н.В. Логвиненко // Авиационная промышленность. - 2006. -№2. - С. 53-57;

113. Hermiankatu, B.D. 5-akselinen pystykarainen tyostokeskus MATSUURA MAM72-35V on uudistunut [Электронный ресурс] / B.D. Hermiankatu // Электронный журнал. - 2012. - Режим доступа: http://www.makrum. fi/wp-content/uploads/2012/12/Press-release-MAM72-35V-FI.pdf;

114. Louvis, E. Selective laser melting of aluminium components. Journal of Materials Processing Technology [Текст] / E. Louvis // Department of Engineering, The University of Liverpool. - 2011. - Vol. 211 (Issue 2). - P. 275-284;

115. Hohmann, M. Production methods and applications for highquality metaI powders and sprayformed products. Produktionsmethoden und Anwendungen fur qualitativ hochwertige Metallpulver und spruhkompaktierte Halbzeuge [Текст] / M. Hohmann, G. Brooks, C. Spiegelhauer // Stahl und Eisen. - 2005. - Nr. 4. -P. 125;

116. Donachie, M.J. Superalloys: a technical guide [Текст] / M.J. Donachie, S. Donachie // ASM International. - 2002;

117. Campanelli, S.L. Capabilities and performances of the selective laser melting process [Электронный ресурс] / S.L. Campanelli, N. Contuzzi, A. Angelastro, A.D. Ludovico // Электронный журнал. - Режим доступа: http: //cdn.intechweb. org/pdfs/12285.pdf;

118. Louvis, E. Selective laser melting of aluminium components [Текст] / E. Louvis, et. al. // Journal of Materials Processing Technology. - 2011. -Vol. 211 (Issue 2). - P. 275-284;

119. Шевченко, М.И. Совершенствование процессов управления проектами наукоемких изделий сложной техники с применением системного и процессного подхода [Текст] / М.И. Шевченко, А.В. Черняев // Технические науки - от теории к практике: сборник статей по материалам XX международной научно-практической конференции. - 2013. - С. 73-77;

120. Шевченко, М.И. Проектирование охлаждаемых лопаток газовых турбин с опережающий верификацией тепловых и гидравлических моделей [Текст] / М.И. Шевченко, А.Н. Рогалев; [под общей редакцией С.С. Чернова] // Приоритетные научные направления: от теории к практике: сборник материалов XXVII Международной научно-практической конференции: в 2-х частях. - 2016. - ч. 2. - С. 69-75;

121. Шевченко, М.И. Применение аддитивных лазерных технологий для повышения качества проектирования охлаждаемых лопаток газовых турбин [Текст] / М.И. Шевченко, З.Г. Макарова // Тезисы докладов. Восьмой международный аэрокосмический конгресс. ISBN 978-5-9906732-4-3. - 2015. -С. 391-392;

122. Шевченко, М.И. Анализ видов, методов и задач подтверждения соответствия программно-математического обеспечения изделий авиакосмической техники [Текст] / М.И. Шевченко, А.В. Черняев // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сборник статей III Всероссийской научно-практической конференции. ISBN 978-5-4353-0038-3. - 2013. - С. 70-73;

123. Шевченко, М.И. Состав и требования к документации на программно-математическое обеспечение для подтверждения его соответствия [Текст] / М.И. Шевченко, А.В. Черняев // Сборник трудов «XXXIX Гагаринские чтения». Международная научная конференция. ISBN 978-5-93271-691-5. -2013. - С. 59-63;

124. Шевченко, М.И. Сопровождение математического обеспечения и вопросы гарантии качества [Текст] / М.И. Шевченко, А.В. Черняев // Сборник трудов «XXXIX Гагаринские чтения». Международная научная конференция. ISBN 978-5-93271-691-5. - 2013. - С. 67-71;

125. Цибенко, А.С. Автоматизированная система обслуживания конечно-элементных расчётов [Текст] / А.С. Цибенко, Н.Г. Ващенко, Н.Г. Крищук, Ю.О. Лавендел. - Киев: Вища Школа, 1986. - 251 с.;

126. Тыоарсон, Р. Разрежённые матрицы / Р. Тыоарсон. - М.: Мир. - 1977. - 189 с.;

127. Цибенко, А.С. Модифицированный метод Краута для решения систем линейных алгебраических уравнений высокого порядка [Текст] / А.С. Цибенко, Н.Г. Крищук // Проблемы прочности. - 1983. - №6. - С. 62-65;

128. Пехович, А.И. Расчеты теплового режима твердых тел [Текст] / А.И. Пехович, В.М. Жидких. - Ленинград: Издательство, 1979. - 350 с.;

129. Mongia, H.C. Gas turbine combustor liner wall temperature calculation methodology [Текст] / H.C. Mongia // AIAA. - P. 386-392;

130. Vieser, W. Heat transfer prediction using advanced two-equation turbulence models [Текст] / W. Vieser, T. Esch, F. Menter // CFX-VAL10/0602. -2002. - P. 278-283;

131. Дашевский, Ю.Я. Исследование структуры течения в рабочем участке стенда тепловых испытаний охлаждаемых лопаток ГТД [Текст] / Ю.Я. Дашевский, А.Б. Непончентовский, Д.Н. Письменный // Авиационно-космическая техника и технология. - 2007. - №7 (43). - С. 23-28;

132. Бухмиров, В.В. Определение коэффициента теплопроводности твердого тела методом имитационного моделирования. Методическое пособие [Текст] / В.В. Бухмиров, Т.Е. Созинова, Г.Н. Щербакова, А.В. Пекунова. -Иваново: Издательство ИГЭУ. - 2003;

133. Моисеев, Л.Ф. Вопросы метрологического обеспечения испытаний авиационной техники [Текст] / Л.Ф. Моисеев, М.И. Шевченко // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. ISSN:1990-5378. -2014. - т. 16 №1 (2). - С. 561;

134. ГОСТ Р 51672-2000. Метрологическое обеспечение испытаний продукции для целей подтверждения соответствия [Текст]. - М.: Типография ФГУП «Стандартинформ», 2008. - 21 с.;

135. Leontiev, A.I. Efficiency of surface heat transfer intensifiers for laminar and turbulent flows in heat exchanger channels [Текст] / A.I. Leontiev, Yu.F. Gortyshov, V.V. Olympiev, I.A. Popov, S.I. Kaskov / International Mechanical Engineering Congress & Exposition IMECE. - 2006. - P. 128-134;

136. Гортышов, Ю.Ф. Сравнительный анализ эффективности интенсификаторов теплоотдачи [Текст] / Ю.Ф. Гортышов, В.В. Олимпиев, И.А. Попов, О.В. Алексеева // Труды Третьей Российской национальной конференции по теплообмену. Интенсификация теплообмена. Радиационный и сложный теплообмен. - 2002. - т. 6. - С. 75-78;

137. Рогалев, А.Н. Исследование теплообмена в канале входной кромки лопатки турбины с закрытой циклонной схемой охлаждения [Текст] / А.Н. Рогалев, М.И. Шевченко // Альманах мировой науки, 2016, № 11-1(14), ISSN 2412-8597, С. 112-120.

138. Шевченко, М.И. Исследование циклонной системы охлаждения каналов лопаток газовых турбин [Текст]/ М.И. Шевченко, В.П. Худякова, И.В. Гаранин // Наука. Технологии. Инновации. Сборник научных трудов в 9 ч. под ред. доц. О.В. Боруш. - Новосибирск: Изд-вом НГТУ, 2016. - Часть 4. -С. 325-326.

139. Шевченко, М.И. Опережающая верификация теплогидравлических моделей при проектировании охлаждаемых лопаток газовых турбин. Технические науки от теории к практике [Текст] / М.И. Шевченко // Сборник статей по материалам ЬУП международной научно-практической конференции. - 2016. - №4 (52). - С. 28-37;

140. Рогалев, А.Н. Применение аддитивных лазерных технологий при проектировании охлаждаемых лопаток газовых турбин [Текст] / А.Н. Рогалев, М.И. Шевченко // Вестник Ивановского энергетического университета. -2016. - №3. - С. 34-39;

141. Завалишин, И.В. Особенности технологической подготовки производства деталей турбины газотурбинного двигателя [Электронный ресурс] / И.В. Завалишин, А.Г. Финогеев // Электронный журнал «Труды МАИ». - Выпуск № 56. - С. 1-11. - Режим доступа: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=30157;

142. Крымов, В.В. Производство лопаток газотурбинных двигателей [Текст] / В.В. Крымов, Ю.С. Елисеев, К.И. Зудин; [под ред. В.В. Крымова]. -М.: Машиностроение Полёт, 2002. - 376 с.

Приложение

Таблица 1

Коэффициенты интенсификации К в каналах модели «О»

OLD K

X mm

Y mm 0 10 20 30 40 46.5 53 56 61

2 2.57 1.48 1.26 0.87 2.27 0.78 0.59 0.54 0.44

4 3.21 2.04 1.61 1.33 3.70 1.31 1.04 0.88 0.87

6 3.73 2.31 1.88 1.57 4.01 1.45 1.20 1.07 1.01

8 4.14 2.29 2.00 1.64 4.28 1.48 1.23 1.13 1.08

10 4.34 2.36 2.09 1.64 4.56 1.61 1.32 1.19 1.13

12 4.64 2.47 1.91 1.64 4.53 1.68 1.38 1.25 1.15

14 4.87 2.51 2.01 1.71 4.28 1.61 1.38 1.22 1.20

16 4.91 2.45 2.01 1.71 4.29 1.59 1.33 1.18 1.10

18 5.00 2.49 1.97 1.69 4.17 1.53 1.23 1.13 1.05

20 4.90 2.51 1.97 1.70 4.05 1.48 1.17 1.11 1.02

22 4.87 2.67 1.97 1.74 3.93 1.44 1.16 1.11 1.00

24 4.88 2.75 1.97 1.74 3.84 1.44 1.19 1.10 1.01

26 4.89 2.85 1.95 1.70 4.14 1.54 1.25 1.13 1.03

28 4.83 3.06 1.89 1.65 4.00 1.54 1.22 1.07 1.04

30 4.99 3.19 1.94 1.67 4.07 1.59 1.19 1.04 1.02

32 4.89 3.19 1.94 1.61 4.02 1.57 1.22 1.08 1.07

34 5.05 3.19 1.94 1.60 4.20 1.57 1.25 1.06 1.09

36 5.06 3.13 1.94 1.64 4.47 1.53 1.24 1.08 1.11

38 5.06 3.16 1.98 1.76 4.54 1.54 1.23 1.08 1.10

40 5.24 3.01 1.98 1.68 4.16 1.60 1.28 1.10 1.12

42 5.26 2.91 1.90 1.67 4.35 1.58 1.28 1.09 1.10

44 5.40 2.77 1.90 1.65 4.51 1.57 1.27 1.10 1.09

46 5.52 2.73 1.91 1.71 4.40 1.51 1.25 1.09 1.08

48 5.43 2.75 1.96 1.72 4.11 1.43 1.22 1.07 1.08

50 5.40 2.79 2.01 1.68 4.25 1.53 1.26 1.10 1.06

52 5.40 2.83 2.01 1.73 4.52 1.48 1.20 1.08 1.06

54 5.41 2.91 2.08 1.83 4.57 1.50 1.21 1.06 1.05

56 5.50 2.97 2.03 1.75 4.15 1.50 1.20 1.06 1.04

58 5.61 3.01 2.01 1.73 4.10 1.43 1.15 1.10 1.06

60 5.77 2.93 2.06 1.81 3.97 1.40 1.16 1.10 1.04

62 5.76 2.93 2.08 1.83 4.22 1.48 1.19 1.13 1.03

64 5.77 2.83 2.10 1.80 4.34 1.54 1.20 1.04 1.03

66 5.67 2.78 2.03 1.78 4.20 1.43 1.13 1.04 1.00

68 5.55 2.76 2.05 1.73 4.08 1.51 1.17 1.10 1.01

70 5.41 2.67 2.04 1.69 4.19 1.47 1.20 1.10 1.02

72 5.34 2.68 1.89 1.64 4.29 1.51 1.19 1.13 1.01

74 5.34 2.71 1.84 1.65 4.39 1.36 1.17 1.10 1.02

76 5.27 2.71 1.84 1.58 4.32 1.40 1.18 1.13 1.05

78 5.20 2.67 1.92 1.57 4.38 1.52 1.22 1.16 1.06

80 5.11 2.68 1.96 1.51 4.27 1.52 1.25 1.21 1.08

82 5.07 2.65 1.88 1.56 4.39 1.58 1.30 1.21 1.08

84 5.14 2.65 1.87 1.56 4.40 1.64 1.33 1.24 1.11

86 5.22 2.58 1.93 1.67 4.64 1.67 1.38 1.24 1.15

88 5.30 2.61 1.98 1.71 4.77 1.69 1.43 1.29 1.19

90 5.19 2.67 1.92 1.64 4.60 1.69 1.42 1.29 1.20

92 5.07 2.65 1.89 1.64 4.64 1.72 1.47 1.34 1.23

94 5.05 2.62 1.90 1.67 4.72 1.67 1.42 1.32 1.19

96 5.06 2.57 1.89 1.67 4.67 1.65 1.37 1.28 1.15

98 5.07 2.57 1.92 1.67 4.58 1.63 1.33 1.18 1.11

100 5.06 2.68 1.91 1.71 4.75 1.55 1.27 1.13 1.13

102 5.09 2.70 1.97 1.75 4.58 1.54 1.28 1.13 1.16

104 4.97 2.77 2.19 1.89 4.66 1.62 1.34 1.19 1.18

106 4.75 2.88 2.32 1.96 4.50 1.63 1.35 1.23 1.21

108 4.65 2.97 2.48 2.08 4.91 1.79 1.46 1.25 1.26

110 4.61 2.96 2.65 2.22 5.22 1.84 1.52 1.34 1.36

112 4.49 3.13 2.73 2.43 6.02 1.87 1.57 1.41 1.40

114 4.36 3.11 2.78 2.48 6.66 2.06 1.70 1.46 1.44

116 3.84 2.86 2.52 2.28 6.13 2.17 1.76 1.56 1.47

118 2.85 2.28 1.99 1.93 5.14 1.75 1.45 1.25 1.26

120 1.66 1.61 1.40 1.21 3.38 1.30 1.08 0.99 1.00

av 4.89 2.71 2.00 1.72 4.41 1.56 1.27 1.15 1.10

Таблица 2

Коэффициенты интенсификации К в каналах модели «№>

NEW K

X mm

Y mm 0 10 20 30 40 46.5 53 56 61

2 2.54 1.34 0.71 0.54 0.32 1.90 1.38 0.89 0.65

4 3.27 1.81 1.15 0.98 0.72 2.42 1.83 1.19 0.83

6 3.84 2.32 1.69 1.40 1.01 3.48 2.39 1.73 1.14

8 4.25 2.65 2.27 1.68 1.40 4.08 2.58 1.81 1.30

10 4.52 2.82 2.36 1.91 1.54 3.99 2.66 1.82 1.33

12 4.77 2.86 2.42 2.11 1.68 4.02 2.65 1.80 1.39

14 5.03 2.95 2.47 2.14 1.75 3.72 2.43 1.72 1.41

16 5.21 3.00 2.56 2.23 1.78 3.57 2.49 1.68 1.32

18 5.19 2.94 2.60 2.31 1.74 3.15 2.44 1.62 1.20

20 5.14 3.04 2.59 2.26 1.67 2.84 2.15 1.44 1.06

22 5.07 3.03 2.43 2.08 1.68 2.72 2.07 1.37 1.04

24 5.07 2.90 2.36 1.99 1.72 3.02 2.09 1.39 1.05

26 5.14 3.01 2.33 1.98 1.71 2.94 2.19 1.48 1.09

28 5.05 3.24 2.18 1.86 1.60 2.80 2.04 1.43 1.06

30 5.21 3.45 2.22 1.84 1.61 2.97 1.98 1.31 1.05

32 5.05 3.55 2.34 1.94 1.57 2.91 1.91 1.42 1.03

34 5.23 3.63 2.38 1.89 1.59 2.89 1.97 1.47 1.06

36 5.28 3.59 2.29 1.79 1.54 2.83 2.13 1.54 1.15

38 5.24 3.47 2.30 1.87 1.65 3.02 2.11 1.49 1.16

40 5.71 3.41 2.44 1.91 1.68 3.07 2.14 1.51 1.21

42 5.86 3.34 2.37 2.04 1.64 3.10 2.21 1.57 1.25

44 5.85 3.31 2.24 1.93 1.65 2.97 2.12 1.59 1.24

46 5.81 3.33 2.25 1.88 1.63 3.01 2.31 1.66 1.22

48 5.62 3.21 2.45 1.88 1.63 3.10 2.33 1.72 1.24

50 5.62 3.03 2.39 1.89 1.58 2.97 2.29 1.64 1.23

52 5.57 2.92 2.37 1.89 1.67 3.05 2.29 1.63 1.23

54 5.72 3.02 2.36 1.91 1.66 3.09 2.43 1.75 1.28

56 5.83 3.07 2.29 2.03 1.69 3.05 2.35 1.75 1.29

58 6.14 3.06 2.28 2.01 1.61 2.99 2.36 1.73 1.25

60 6.21 2.98 2.22 1.92 1.55 2.88 2.31 1.64 1.22

62 6.33 2.98 2.33 2.02 1.66 3.03 2.38 1.70 1.19

64 6.33 2.89 2.41 2.03 1.60 2.97 2.32 1.61 1.14

66 6.36 2.91 2.28 1.90 1.49 2.71 2.13 1.55 1.10

68 6.39 2.92 2.33 2.07 1.52 2.82 2.20 1.58 1.15

70 6.30 3.02 2.25 1.88 1.55 2.80 2.22 1.50 1.09

72 6.25 3.15 2.18 1.93 1.51 2.86 2.16 1.51 1.05

74 6.07 3.16 2.09 1.85 1.52 2.82 2.19 1.42 1.06

76 5.73 3.24 2.14 1.79 1.53 2.86 2.23 1.40 1.06

78 5.45 3.22 2.18 1.84 1.54 2.78 2.13 1.43 1.08

80 5.36 3.18 2.16 1.84 1.56 2.80 2.08 1.50 1.08

82 5.29 3.08 2.14 1.86 1.58 2.82 2.13 1.43 1.10

84 5.30 3.16 2.15 1.86 1.59 2.91 2.26 1.50 1.10

86 5.56 3.12 2.23 2.00 1.70 3.21 2.38 1.43 1.10

88 5.64 3.13 2.22 1.97 1.70 3.21 2.37 1.55 1.11

90 5.88 3.12 2.33 1.93 1.68 3.15 2.27 1.57 1.13

92 5.85 3.12 2.40 2.00 1.68 3.09 2.38 1.50 1.09

94 5.80 3.13 2.28 1.98 1.69 2.97 2.32 1.46 1.06

96 5.74 3.05 2.38 1.98 1.74 3.14 2.35 1.47 1.08

98 5.48 3.10 2.47 2.10 1.64 2.99 2.30 1.43 1.09

100 5.43 3.00 2.56 2.16 1.69 3.12 2.35 1.45 1.10

102 5.33 3.16 2.67 2.35 1.82 3.12 2.43 1.38 1.16

104 5.33 3.21 2.80 2.43 1.74 3.13 2.43 1.39 1.19

106 5.34 3.31 2.81 2.29 1.70 3.10 2.34 1.45 1.20

108 5.27 3.38 2.83 2.63 1.93 2.98 2.27 1.52 1.23

110 5.14 3.45 3.02 2.73 1.95 3.21 2.43 1.50 1.29

112 5.05 3.58 3.18 2.98 2.09 3.95 2.61 1.73 1.32

114 5.05 3.58 3.24 3.07 2.57 4.17 2.95 1.81 1.36

116 4.91 3.52 3.24 3.05 2.56 4.07 2.93 1.98 1.44

118 4.66 3.32 2.93 2.62 2.14 3.69 2.75 1.89 1.40

120 3.80 2.58 1.99 1.92 1.45 2.87 2.04 1.38 1.02

av 5.34 3.08 2.36 2.02 1.64 3.10 2.28 1.55 1.16

Таблица 3 0 8

Коэффициенты критериальных уравнений ^ = А • Яе ' , коэффициенты интенсификации К

№ сечение 1 сечение 2 сечение 3 сечение 4 сечение 5

точки А К А К А К А К А К

34 0,059 3,259

33 0,058 3,216 0,068 3,755 0,066 3,642

32 0,058 3,202 0,065 3,633 0,065 3,624 0,071 3,917

31 0,100 5,565 0,064 3,563 0,132 7,325 0,056 3,095 0,032 1,80

30 0,100 5,577 0,102 5,688 0,127 7,051 0,049 2,728 0,030 1,67

29 0,102 5,650 0,103 5,730 0,128 7,117 0,019 1,050 0,029 1,59

28 0,103 5,748 0,104 5,785 0,132 7,310 0,018 1,010 0,018 1,02

27 0,105 5,806 0,105 5,832 0,135 7,521 0,019 1,030 0,019 1,03

26 0,072 3,996 0,105 5,858 0,140 7,786 0,070 3,913 0,018 1,01

25 0,072 4,025 0,105 5,855 0,145 8,034 0,074 4,132 0,037 2,05

24 0,072 4,025 0,066 3,689 0,060 3,352 0,081 4,513 0,040 2,24

23 0,072 3,993 0,066 3,656 0,061 3,380 0,092 5,121 0,044 2,42

22 0,070 3,877 0,065 3,611 0,061 3,371 0,059 3,264 0,062 3,45

21 0,068 3,764 0,064 3,551 0,060 3,354 0,067 3,737 0,067 3,71

20 0,253 14,068 0,142 7,909 0,166 9,221 0,074 4,093 0,072 4,01

19 0,247 13,748 0,138 7,671 0,163 9,039 0,099 5,513 0,073 4,07

18 0,241 13,409 0,132 7,360 0,158 8,770 0,105 5,847 0,078 4,32

17 0,235 13,049 0,128 7,119 0,155 8,584 0,111 6,156 0,082 4,57

16 0,082 4,546 0,078 4,335 0,072 3,977 0,117 6,497 0,089 4,93

15 0,081 4,495 0,076 4,247 0,071 3,958 0,124 6,871 0,096 5,31

14 0,080 4,450 0,076 4,200 0,072 3,985 0,075 4,152 0,070 3,91

13 0,079 4,404 0,075 4,188 0,073 4,069 0,078 4,350 0,074 4,13

12 0,250 13,877 0,120 6,694 0,158 8,765 0,081 4,514 0,077 4,26

11 0,247 13,748 0,122 6,786 0,162 9,025 0,158 8,785 0,115 6,38

10 0,245 13,630 0,123 6,846 0,167 9,265 0,162 9,018 0,118 6,58

9 0,243 13,523 0,123 6,860 0,170 9,425 0,166 9,240 0,121 6,70

8 0,089 4,951 0,123 6,811 0,083 4,625 0,170 9,442 0,084 4,68

7 0,088 4,881 0,075 4,182 0,083 4,633 0,088 4,913 0,084 4,67

6 0,086 4,772 0,075 4,150 0,083 4,605 0,088 4,887 0,055 3,05

5 0,080 4,457 0,073 4,081 0,083 4,631 0,103 5,743 0,054 3,00

4 0,067 3,704 0,082 4,556 0,086 4,779 0,101 5,638 0,053 2,93

3 0,066 3,690 0,081 4,495 0,100 5,562 0,104 5,770 0,054 2,97

2 0,077 4,281 0,091 5,047 0,197 10,94 0,128 7,110 0,064 3,54

1 0,161 8,940 0,169 9,372 0,128 7,136 0,171 9,523 0,109 6,07

0 0,137 7,596 0,112 6,222 0,087 4,825 0,148 8,199 0,061 3,40

-1 0,105 5,861 0,079 4,395 0,036 1,974 0,106 5,901 0,045 2,49

-2 0,039 2,182 0,033 1,813 0,035 1,953 0,044 2,449 0,020 1,08

-3 0,037 2,038 0,034 1,870 0,039 2,177 0,043 2,376 0,019 1,05

-4 0,040 2,227 0,040 2,210 0,044 2,429 0,04B 2,642 0,021 1,14

-S 0,044 2,459 0,045 2,502 0,044 2,452 0,052 2,B93 0,023 1,29

-б 0,0S4 2,992 0,040 2,227 0,045 2,519 0,056 3,0B9 0,026 1,46

-7 0,0S4 2,995 0,041 2,292 0,045 2,523 0,046 2,571 0,043 2,40

-B 0,0S3 2,940 0,042 2,330 0,044 2,465 0,047 2,637 0,045 2,4B

-9 0,0S4 2,977 0,042 2,361 0,043 2,3B7 0,047 2,SBB 0,047 2,59

-10 0,0S4 2,9B9 0,043 2,3B3 0,042 2,321 0,045 2,473 0,04B 2,64

-11 0,0S3 2,969 0,043 2,3BB 0,041 2,259 0,045 2,4B0 0,047 2,62

-12 0,0S3 2,950 0,043 2,365 0,040 2,232 0,044 2,421 0,047 2,59

-13 0,0S3 2,930 0,042 2,353 0,079 4,395 0,0B0 4,442 0,067 3,73

-14 0,0S2 2,900 0,041 2,303 0,07B 4,352 0,079 4,393 0,067 3,71

-1S 0,139 7,727 0,063 3,4B3 0,07B 4,325 0,07B 4,34B 0,06B 3,76

-1б 0,139 7,713 0,063 3,497 0,079 4,362 0,079 4,379 0,069 3,B1

-17 0,13B 7,670 0,064 3,576 0,094 5,233 0,0B2 4,561 0,049 2,70

-1B 0,13B 7,641 0,066 3,662 0,039 2,166 0,044 2,439 0,050 2,75

-19 0,137 7,602 0,06B 3,7B7 0,041 2,255 0,045 2,503 0,051 2,B2

-20 0,142 7,B63 0,044 2,442 0,043 2,371 0,046 2,S4B 0,075 4,16

-21 0,04б 2,563 0,045 2,S1B 0,044 2,454 0,045 2,497 0,073 4,03

-22 0,04B 2,641 0,047 2,596 0,045 2,49B 0,075 4,173 0,069 3,B3

-23 0,049 2,725 0,04B 2,646 0,093 5,165 0,074 4,11B 0,060 3,35

-24 0,0S0 2,793 0,049 2,701 0,091 5,079 0,072 3,975 0,05B 3,19

-2S 0,0S1 2,B46 0,079 4,36B 0,092 S,0BB 0,072 4,019 0,055 3,06

-2б 0,14B B,22S 0,0B0 4,450 0,096 5,309 0,074 4,125 0,05B 3,21

-27 0,1S3 B,497 0,0B2 4,557 0,101 5,625 0,059 3,299 0,059 3,29

-2B 0,1S7 B,723 0,0B4 4,6SB 0,03B 2,102 0,060 3,331 0,061 3,37

-29 0,1б1 B,97l 0,0B6 4,771 0,041 2,256 0,059 3,2B4 0,062 3,42

-30 0,16S 9,1B4 0,040 2,199 0,043 2,391 0,057 3,152 0,046 2,56

-31 0,044 2,467 0,042 2,339 0,045 2,505 0,0BB 4,B97 0,044 2,42

-32 0,046 2,553 0,044 2,442 0,109 6,03B 0,07B 4,333 0,041 2,30

-33 0,04B 2,650 0,046 2,545 0,112 6,239 0,067 3,700 0,03B 2,12

-34 0,049 2,721 0,04B 2,640 0,116 6,466 0,056 3,090 0,019 1,0B

-3S 0,051 2,B21 0,07B 4,316 0,120 6,6SB 0,052 2,916 0,019 1,03

-Зб 0,053 2,944 0,0B0 4,444 0,121 6,712 0,054 2,996 0,01B 1,00

-37 0,0B1 4,493 0,0B2 4,547 0,121 6,726 0,01B 1,010 0,019 1,0B

-3B 0,0B4 4,649 0,0B3 4,S9B 0,119 6,610 0,019 1,042 0,022 1,24

-39 0,0B6 4,77B 0,0B3 4,604 0,116 6,467 0,019 1,030 0,025 1,37

-40 0,0BB 4,B92 0,0B3 4,SBS 0,051 2,BS0 0,043 2,411 0,027 1,51

-41 0,090 4,991 0,0B2 4,565 0,050 2,7B3 0,049 2,704

-42 0,091 5,054 0,0B1 4,521 0,049 2,712 0,053 2,936

-43 0,092 S,0B9 0,051 2,B10 0,04B 2,653

-44 0,092 5,096 0,050 2,77B

-4S 0,091 S,07B 0,049 2,735

-4б 0,052 2,B69 0,04B 2,67B

-47 0,052 2,904

-4B 0,055 3,03B