專利名稱：一種具有射流沖擊作用的擾流擋板強化傳熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有沖擊作用的擾流擋板強化傳熱裝置，針對燃?xì)廨?機透平葉片尾緣空間狹小、熱負(fù)荷較高的特點而研發(fā)，用于布置在透平葉 片尾緣部分，在滿足透平葉片尾緣區(qū)冷卻需要的同時，實現(xiàn)閉式冷卻的要 求。
背景技術(shù)：
蛇型通道冷卻結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C透平葉片的冷卻中，通過合理 調(diào)整流道截面及增加擾流的方法，形成局部帶肋的蛇型通道結(jié)構(gòu)，但是這 種結(jié)構(gòu)一般沿葉片弦向布置(冷卻介質(zhì)沿葉展方向流動)，主要依靠肋結(jié) 構(gòu)強化傳熱，用于空間較大的葉片中部區(qū)域的冷卻。對于透平葉片尾緣部 分的冷卻，由于該區(qū)域空間狹小，通常通過布置較小的短肋或圓柱肋的方 法進行擾流強化傳熱，但這種結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，并且不能滿足冷卻介質(zhì)閉式 循環(huán)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)透平葉片尾緣部分空間狹小、熱負(fù)荷較高的特點， 公開一種具有射流沖擊作用的擾流擋板強化傳熱裝置，該裝置沿葉展方向 布置蛇型通道，并通過調(diào)整構(gòu)成蛇行通道的兩組平行擋板之間的角度，形 成對尾緣一側(cè)具有射流沖擊作用的冷卻結(jié)構(gòu)，增強對流換熱效果，以滿足 尾緣部分的冷卻要求。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相對簡單，通過擋板結(jié)構(gòu)同時考慮了 尾緣部分強度的要求，并滿足閉式冷卻的需要。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種具有射流沖擊作用的擾流擋板強化傳熱裝置，包括葉片、擋板；
其在透平葉片尾緣部分內(nèi)部空腔中，沿葉展方向以隔板分成兩部分， 一部
分為通道A，另一部分為通道B，通道A的寬度大于通道B的寬度，兩通
3道A、 B在葉片上端各設(shè)有開口，以隔板隔開， 一為通道A的進口，另一 為通道B的出口，兩通道在葉片尾端部相通；通道A內(nèi)腔中在與葉展方向 垂直的方向上設(shè)有多數(shù)個擋板，多數(shù)個擋板相互平行相間左右排列，構(gòu)成 沿葉展方向的蛇型通道結(jié)構(gòu)。
所述的擾流擋板強化傳熱裝置，其所述左右兩組擋板，在沿葉展方向
的蛇型通道中，同組擋板互成10 15。夾角，使冷卻介質(zhì)在流經(jīng)蛇型通道
時形成對尾緣邊的沖擊作用。
所述的擾流擋板強化換熱裝置，其所述蛇型通道中的擋板使流道截面 積保持連續(xù)性減小，以保證局部沖擊作用下流體流動的非階躍性加速。
本發(fā)明的裝置綜合換熱效果較好，能實現(xiàn)閉式冷卻流路的設(shè)計，與常 規(guī)在葉片尾緣應(yīng)用的其它冷卻結(jié)構(gòu)相比，具有可實現(xiàn)冷卻介質(zhì)閉式循環(huán)要 求、加工方便及結(jié)構(gòu)簡單的特點，同時，降低冷卻帶來的摻混損失，并能 使葉片尾緣處的溫度分布更為均勻。適合布置在空間狹小、熱負(fù)荷較高的 燃?xì)廨啓C透平葉片尾緣部分，形成閉式冷卻結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明的一種具有射流沖擊作用的擾流擋板強化傳熱裝置結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實施例方式
如圖l所示，為本發(fā)明應(yīng)用于透平葉片尾緣部分的具有射流沖擊作用
的擾流擋板冷卻結(jié)構(gòu)及冷卻介質(zhì)流路示意圖。在透平葉片尾緣部分10內(nèi) 部空腔中，沿葉展方向以隔板l分成兩部分， 一部分為通道A，另一部分 為通道B，通道A的寬度大于通道B的寬度，兩通道A、 B在葉片上端各設(shè) 有開口，以隔板1隔開， 一為通道A的進口3，另一為通道B的出口4， 通道A、 B在葉片尾端部5相通。通道A內(nèi)腔中在與葉展方向垂直的方向 上設(shè)有多個擋板2，多個擋板2相互平行相間左右排列，構(gòu)成沿葉展方向 7的蛇型通道結(jié)構(gòu)。兩組擋板2的同組擋板互成10 15。夾角，使冷卻介 質(zhì)在流經(jīng)蛇型通道時形成對葉片尾緣邊6的沖擊作用。多個擋板2構(gòu)成的沿葉展方向的蛇型通道結(jié)構(gòu)，因透平葉片尾緣部分的橫向尺寸由中部到端 部不斷縮小，使流道截面積保持連續(xù)性減小，保證了局部沖擊作用下流體 流動的非階躍性加速。
本發(fā)明的一種具有射流沖擊作用的擾流擋板強化傳熱裝置，冷卻介質(zhì) 由進口 3沿透平葉片葉展方向進氣，依次經(jīng)過由擋板2形成的蛇型通道A
后，經(jīng)葉片尾端部5進入沿葉展方向的通道B，再經(jīng)由出口4最終沿葉展 方向7流出。冷卻介質(zhì)進口3和出口4在同一側(cè)。
見圖l，本發(fā)明在應(yīng)用該射流擋板擾流結(jié)構(gòu)后，能夠使尾緣部分的冷卻 介質(zhì)沿透平葉片葉展方向流進，再沿葉展方向流出，從而實現(xiàn)閉式結(jié)構(gòu)冷 卻介質(zhì)回收的目的。冷卻介質(zhì)在該結(jié)構(gòu)中流動時，漸縮的通道使流動不斷 加速，通過尾緣一側(cè)180。急轉(zhuǎn)彎造成對尾緣的沖擊作用，有效冷卻該高 熱負(fù)荷區(qū)域；通過對兩組擋板所成角度、擋板長度及擋板數(shù)量進行調(diào)整， 使得冷卻介質(zhì)在途徑內(nèi)部通道時實現(xiàn)階躍性不大的持續(xù)加速，相關(guān)研究結(jié) 果表明變截面U型通道外壁的換熱情況與內(nèi)部通道冷卻介質(zhì)流動的速度 變化趨勢一致，因而實施上述措施，能使該區(qū)域透平葉片壁溫均勻分布， 且冷卻效率較高。
本發(fā)明所述的具有射流沖擊作用的擾流擋板結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整兩組擋板 所成夾角、擋板長度及擋板數(shù)量，構(gòu)成沿葉展方向的蛇型通道結(jié)構(gòu)，可以 實現(xiàn)對透平葉片尾緣部分的沖擊作用，能夠較好地解決該區(qū)域利用閉式冷 卻結(jié)構(gòu)滿足冷卻要求的問題。通過多通道連續(xù)性減小流動通道截面積，使 冷卻流體始終保持持續(xù)加速的狀態(tài)，在通道尾緣邊6 —側(cè)形成一定的沖擊 尾緣作用。
在透平葉片尾緣部分應(yīng)用射流擋板擾流結(jié)構(gòu)進行局部冷卻研究發(fā)現(xiàn)， 本發(fā)明的裝置綜合換熱效果較好，能實現(xiàn)閉式冷卻流路的設(shè)計，與常規(guī)在 葉片尾緣應(yīng)用的其它冷卻結(jié)構(gòu)相比，具有可實現(xiàn)冷卻介質(zhì)閉式循環(huán)要求、 加工方便及結(jié)構(gòu)簡單的特點。
本發(fā)明不局限于兩組平行擋板構(gòu)成的尾緣部分蛇型通道冷卻結(jié)構(gòu)，對于通過布置其它形式排列的擋板在尾緣構(gòu)成沿透平葉片葉展方向蛇型通 道的結(jié)構(gòu)，或在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加強化換熱結(jié)構(gòu)的，均屬于本發(fā)明的保護 范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有射流沖擊作用的擾流擋板強化傳熱裝置，包括葉片、擋板；其特征在于，在透平葉片尾緣部分內(nèi)部空腔中，沿葉展方向以隔板分成兩部分，一部分為通道A，另一部分為通道B，通道A的寬度大于通道B的寬度，兩通道A、B在葉片上端各設(shè)有開口，以隔板隔開，一為通道A的進口，另一為通道B的出口，兩通道在葉片尾端部相通；通道A內(nèi)腔中在與葉展方向垂直的方向上設(shè)有多數(shù)個擋板，多數(shù)個擋板相互平行相間左右排列，構(gòu)成沿葉展方向的蛇型通道結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擾流擋板強化傳熱裝置，其特征在于， 所述左右兩組擋板，在沿葉展方向的蛇型通道中，同組擋板互成10 15°夾角，使冷卻介質(zhì)在流經(jīng)蛇型通道時形成對尾緣邊的沖擊作用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的擾流擋板強化換熱裝置，其特征在 于，所述蛇型通道中的擋板使流道截面積保持連續(xù)性減小，以保證局部 沖擊作用下流體流動的非階躍性加速。
全文摘要
本發(fā)明一種具有射流沖擊作用的擾流擋板強化傳熱裝置，涉及傳熱技術(shù)，具有沖擊及擾流作用的強化換熱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)利用沿葉展方向布置的蛇型通道，通過調(diào)整通道內(nèi)的擋板結(jié)構(gòu)控制流通部分截面積，實現(xiàn)強化換熱的目的，適合布置在空間狹小、熱負(fù)荷較高的燃?xì)廨啓C透平葉片尾緣部分，形成閉式冷卻結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的射流擋板擾流結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，換熱能力強，能通過高效沖擊冷卻作用滿足燃?xì)廨啓C透平葉片尾緣的冷卻要求，與其它應(yīng)用中的透平葉片尾緣開式冷卻結(jié)構(gòu)相比，能夠在冷卻介質(zhì)閉式循環(huán)的前提下有效冷卻高溫透平葉片尾緣部分，降低冷卻帶來的摻混損失，并能使葉片尾緣處的溫度分布更為均勻。
文檔編號F01D5/18GK101586477SQ20081011242
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者劉建軍, 捷 胡, 生 蘇 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所