TÜRBİN KANADI SOĞUTULMASI
18-08-2020

TÜRBİN KANADI SOĞUTULMASI

Gaz ve buhar türbinlerinde, türbin kanadı soğutma yapılarının tasarımı kritik önem taşımaktadır. Soğutma kanallarının ve deliklerinin optimizasyonu ile yüksek sıcaklıklarda yüksek termal verimlilik elde edilebilir. Yüksek santrifüj gerilimlere maruz kalan türbin kanatlarında soğutma yapılarının hatalı tasarımı ile oluşacak bir hasarın önlenmesi, en verimli metot olan şekil parametrelerinin otomatikleştirildiği bir tasarım optimizasyon süreci ile sağlanabilir. Tasarım sürecinde kullanılacak algoritmalar ve yöntemler, en verimli tasarıma en kısa sürede ulaşılmasına yardımcı olur.  

 

TÜRBİN KANADI SOĞUTMA YAPILARI GEOMETRİSİ

Türbin kanatları soğutma kanallarının oluşturulması için farklı tasarımların değerlendirilebileceği esnek parametrik tasarımların oluşturulması gereklidir. CAESES, türbin kanatlarındaki soğutma yapılarının oluşturulmasında farklı soğutma delik ve kanal tasarımlarının oluşturulması için kapsamlı özellikler içerir. Örneğin; Boolean operasyonu sayesinde iç parametrik kanal modelini, dış kanat yüzeyi geometrisiyle birleştirerek katı türbin modeli oluşturulmasını sağlar. 

 

KANAL TASARIM PARAMETRELERİ 

Aşağıdaki animasyonlar CAESES’da örnek bir modelde birkaç parametre ile değişimleri göstermektedir

 

Soğutma Kanal sayılarının Kanat soğutmasına etkisi anlaşılabilir. 

 

Soğutma Kanal Açılarının Kanat soğutmasına etkisi anlaşılabilir;

 

Kanat Soğutma deliklerinin sayısı ve türbin üstündeki konumları incelenmesi gereken yapılardır

 

Aşağıdaki gibi Kanat soğutma deliklerinin çaplarının kanat soğutma kapasitesine etkisi tek bir parametre ile kontrol edilebilir.


 

Yukarıda belirtilen soğutma yapılarının dışında, tasarımda soğutma verimini belirleyen başka etkenlerde vardır. Türbin kanat uçları (blade tip) ve kanat çemberi (shroud) arasından akan sıcak gazlar nedeniyle, türbin kanat ucu yüksek miktarda termal yüke maruz kalır. Kanat ucundaki akıştan doğan termal yükler türbin veriminin düşmesine neden olmaktadır. Kanat ucundaki bu termal etkiyi azaltmak için squealer uç tasarımı kullanılabilir. Bu tasarım seçeneği kanat ucu (blade tip) ile kanat çemberi (shroud) arasındaki boşluğu azaltarak, bu boşluktan akan akış miktarını azaltacaktır. 
 


 

Soğutma delikleri ve kanalları genellikle kanat boyunca dağılmıştır. Kanadın yüzeyinden akan hava akımı türbin yüzeyini sıcak hava akımına maruz kalmaktan koruyan ince bir film tabakası oluşturur. Soğutma filminin soğutma etkinliği ve kalıcılığı, soğutma deliklerinin çıkışındaki hızın azaltılmasıyla geliştirilebilir. Delikler çıkışındaki hızın azaltılabilmesi için soğutma deliklerinin tasarımının difüzör şeklinde olması gereklidir. Verimlilikte optimum sonuçlar elde etmek için CAESES ile bu difüzör modelindeki çıkışların tasarım seçenekleri incelenebilir.