基于短周期涡轮实验台的气膜冷却功能开发

2013-04-09  来源:

立项年度:2010    负责人:王会社

完成年度:2013    完成单位:中国科学院工程热物理研究所

一、项目简要说明

工程热物理研究所于2005年建成暂冲式短周期涡轮实验台(如下图),可进行双轴或单轴涡轮性能试验。该实验台为国内首台该种类型的实验台,具有国际先进水平,能方便地模拟不同比热比、雷诺数、马赫数等。本实验台已做过以下三种涡轮的试验:(1)某发动机两级低压涡轮试验,作为实验台验证试验;(2)自行设计研制的1+1/2对转涡轮性能试验,为深入研究这种新型涡轮内部的流动机理提供了丰富的试验数据;(3)20km高空低雷诺数低压涡轮变工况性能试验。

工程热物理研究所暂冲式短周期涡轮试验台

 但是,由于当时资金的制约,虽然短周期涡轮实验台从总体上预留了相应的拓展空间,但仍需经过较大的改造和开发才能具有气膜冷却的实验和测试能力。并且,由于以前从未在短周期实验台上实现过涡轮的气膜冷却实验功能,因此,本项目依托研究所短周期涡轮实验台,开发基于短周期涡轮实验台的涡轮气膜冷却实验功能,以满足目前国内对具有实际涡轮实验模拟能力试验器的气膜冷却实验的巨大需求。

该功能开发完成后,将使研究所的短周期实验台能力得到极大的拓展,可模拟温比为2.0左右、膨胀比为6.5左右、转速不低于7000rpm、模拟高空能力不低于20km,基本上可以满足我国大多数燃气轮机(航空发动机)涡轮的实验需求。

二、项目进展情况

按照进度要求,已经完成热力计算及设计和加热系统的改造。

加热系统改造工作主要包括:各种加热方法的比较及分析,最终选用内加热法;绝热材料的选取;隔热层的安装;风机叶片的密封;储气罐加热功率计算及加热器设计方案等。

最终选用笼式电加热器,每根功率1 kW,总功率24kW。经测试,该加热系统完全满足试验台改造的需要。

 

 

   储气罐高温风机

储气罐内加热器

 

加热系统测试结果

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