hrvatski

Ocjena upotrebljivosti postojećih korelacija za određivanje prijelaza topline kod toplinskih turbostrojeva

Kod rješavanja različitih zadataka kod razrade novih konstrukcija toplinskih turbostrojeva (npr. hlađenje pojedinih dijelova plinskih turbina kao što lopatice i diskovi, optimalizacija konstrukcije statora i rotora u cilju postizanja jednolikosti temperaturnog polja i ograničavanja temperaturnih naprezanja s obzirom na osi kućišta, temeljenje turbine i povezano s tim rješavanje toplinskih dilatacija agregata, itd), tako i kod njihove eksploatacije (zahtjev za visokom elastičnošću pogona - brzo upuštanje, zaustavljanje i promjena snage turbine, "on - line" nadzor, ekspertni sustavi za procjenu zalihe čvrstoće elemenata, određivanje ostatnog životnog vijeka, itd.) potrebno je poznavanje temperaturnih polja turbinskih dijelova. Točnost proračuna temperaturnih polja (a time i temperaturnih naprezanja) zavisi prije svega o valjanosti pretpostavljenih toplinskih rubnih uvjeta - koeficijenata konvektivnog prijelaza topline. Raznolikost toplinskih rubnih uvjeta kod modeliranja temperaturnih polja pojedinih dijelova toplinskih turbostrojeva zahtijevala je njihovu sistematizaciju. Analiza dostupnih rezultata istraživanja bila je nužna za ocjenu njihove upotrebljivost s obzirom na složenost geometrijskih, strujnih i toplinskih parametara. U ovoj je disertaciji dan prikaz iz literature korelacija za proračun koeficijenata prijelaza topline, dobivenih na temelju eksperimentalnih mjerenja: za rešetke lopatica, diskove, različite varijante otvorenih, zatvorenih i oklopljenih sustava rotor - stator, rotirajuće cilindre (šupljine), prstenaste zazore između rotora i statora, prostore unutar kućišta, labirintne brtve i nosive (radijalne) klizne ležajeve. Izvršena je njihova sistematizacija i ocjena upotrebljivosti. Kako je prijelaz topline usko povezan sa strujanjem, za sve navedene slučajeve opisane su i pojave strujanja. Analizirane su i zavisnosti iz literature dobivene analitičkim rješenjem prijelaza topline kao i rezultati proračuna numeričkim metodama. Oboje su uspoređivani s rezultatima eksperimentalnih istraživanja iz literature. Po pojedinim grupama sistematiziranih empiričkih korelacija izvršena je statistička obrada čiji rezultat su originalne opće korelacije. Predložena je dvadeset i jedna korelacija tipa Nu=c*Re^n za određivanje srednjih koeficijenata prijelaza topline po pojedinim dijelovima toplinskih turbostrojeva. Predložene originalne korelacije kao što pokazuju usporedbe, daju točnost prihvatljivu za inženjersku primjenu. Područje primjene originalnih korelacija obzirom na geometrijske i strujne parametre je značajno šire nego kod pojedinačnih korelacija. Zbog svoje jednostavnosti omogućavaju lako i brzo određivanje srednjih koeficijenata prijelaza topline (toplinskih rubnih uvjeta), što nije zanemarivo ako se uzme u obzir da se danas temperaturna polja isključivo modeliraju pomoću sofisticiranih korisničkih računalnih programa temeljenima na numeričkim metodama.

toplinska turbina; prijelaz topline i mase; koeficijent prijelaza topline

nije evidentirano