10. Основные параметры турбины. Способ охлаждения деталей турбины.

К числу основных параметров элементарной ступени осевой турбины относятся две группы параметров. Первая группа – геометрические и газодинамические (и кинематические), параметры профиля, скорости потока, числа М, углы поворота, углы атаки и отставания, конфузорность течения и др. Ко второй группе относятся специфические параметры, введенные и используемые в теории турбомашин–степень реактивности, коэффициент теоретической работы и коэффициент расхода. Рассмотрим последовательно эти основные параметры элементарной ступени осевой турбины. Параметры, относящиеся к охлаждению, составляют самостоятельную группу. Как показано на рис элементарная ступень осевой турбины состоит из неподвижной решетки СА – статора – и расположенной после нее решетки РК – ротора, – перемещающейся относительно неподвижного СА со скоростью u. За последней ступенью может быть установлен спрямляющий аппарат для обеспечения осевого направления потока на входе в затурбинное устройство (переходной канал между турбинами, диффузор форсажной камеры, реактивное сопло). Под охлаждением газовых турбин понимают снижение рабочей температуры материала лопаток турбин по сравненению с более высокой температурой обтекающего их газового потока благодаря использованию различных устройств или систем. Охлаждение турбин является частью общей системы охлаждения различных элементов, деталей и узлов двигателя, но имеет ряд особенностей. Главная из них заключается в том, что для этой цели применяется так называемое внутреннее охлаждение с использованием теплоносителя, протекающего по специальным Внутренним полостям в сопловых и рабочих лопатках. Кроме того, слабое снижение температуры материала достигается также внешним охлаждением за счет естественного отвода тепла и за счет теплоизлучения горячих частей, корпуса турбины, при охлаждении подшипников турбины смазывающим их маслом, при обдуве дисков турбины и специальной продувке охлаждающим воздухом замков турбинных лопаток и т. д. Такие способы внешнего охлаждения подробно рассматриваются в курсах «Конструкция двигателей». Классификация систем внутреннего охлаждения с использованием теплоносителей, циркулирующих в специальных каналах внутри турбинных лопаток, начинается прежде всего с указания типа теплоносителя – жидкостное и газовое. Жидкостное охлаждение, предполагающее замкнутую схему циркуляции охлаждающей жидкости, имеет ряд преимуществ, обусловленных высокой теплоемкостью охлаждающего теплоносителя,следоват, высокой эффективностью работы такой системы охлаждения. Однако конструктивные сложности реализации такой системы сделали до настоящего времени нецелесообразным ее применение в авиационных ГТД. Главные сложности определяются необходимостью обеспечить надежное уплотнение в местах ввода и вывода жидкостного теплоносителя из вращающегося ротора. Этих недостатков лишены лопатки с естественной циркуляцией, работающие по принципу термосифона, но и они не получили пока применения в системах охлаждения в основном из-за усложнения и утяжеления конструкции лопаток и дисков. Не нашли также применения и в авиационных ГТД замкнутые схемы с газовым теплоносителем, т. е. системы, в которых газовый теплоноситель после прохождения по каналам охлаждаемой лопатки затем охлаждается в специальном теплообменнике (радиаторе) и вновь поступает на охлаждение лопаток.