ANALYSIS OF THE METHOD FOR BACK PRESSURE PREDICTION IN THE AIR SUPPLY PATH FROM COMPRESSOR IN THE GAS TURBINE ROTOR

Alexsandr Tarasov, Oksana Lytvynenko, Irina Myhaylova

Анотація


Air supply in the gas turbine rotor depends on value of back pressure that takes place in the compressor rotor cavities. Unfortunately there is a not reliable method for prediction of the back pressure due to sophisticated flow pattern here and different forms of such cavities. Therefore one of the most reliable integral methods for prediction of the swirl factor and back pressure in the cavities was analyzed and the limitations were identified in framework of which it can be used. Suitability of the integral method was evaluated in comparison with the results of CFD analysis of the airflow in a model cavity. Model of cavity was rotated with velocity 377 1/s and was restricted by radii r2 = 0.35 and r1 = 0.15 m, the width of the cavity s varied from 0.06 m to 0.6 m. In the last case, the cavity transformed to the annular channel. Air is fed into the cavity at the outer radius of the axially or radially. It was found that in case of centripetal flow and initial swirl factor equal 1, integral method adequately reflects the flow pattern in the cavity in only a relatively narrow cavity s/r2<0.17 . The flow pattern in case of wider cavities has predominantly vortex nature that tends to equalize the magnitude of swirl factor due to movement of the air mass from the smaller radius to a larger radius. The rotor of the compressors has often wide cavities that makes it necessary to develop a method for calculating the pressure in these cavities to reliably supply the cooling air to the turbine rotor.

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Tarasov, A. I. and Dolgov, A. I. (2006), THA (Thermal & Hydraulic Analysis), Federal'naja sluzhba po intellektual'noj sobstvennosti, patentam i tovarnym znakam, Russia, Pat. 2007610141.

Shvec, Y. T. and Dyban, E. P. (1974), Vozdushnoe ohlazhdenye detalej gazovyh turbyn [Air cooled gas turbine parts], Naukova dumka, Kiev, Ukraine.

Dorfman, L. A. (1960), Gidravlicheskoe soprotivlenie i teplootdacha vrashhajushhih tel [Hydraulic resistance and heat transfer of the rotating bodies], Fizmatiz, Moscow, Russia.

Dorfman, L. A. (1961), “Effect of radial flow between the rotating disk and the cover on their resistance and heat”, Mehanika i mashinostroenie, no. 4, pp. 26–32.

Kapinos, V. M., Shneya, Y. I. and Kotlyar, I. V. (1976), Gazovye turbiny [Gas turbines], Vyshcha shkola, Kiev, Ukraine.

Dorfman, L. A. (1967), “Effect of centripetal radial input to the flow and heat transfer near a rotating disk shielded”, Inzhenerno-fizicheskij zhurnal, vol. 12, no. 6, pp. 216–220.

Tarasov, A. I., Tran Cong Sang, Litvinenko, O. A. and Mihaylova, I. A. (2015), “Integrated method of the computation of cooling systems for gas turbine rotors”, Bulletin of NTU “KhPI”. Series: Power and heat engineering processes and equipment, no. 15(1124), pp. 63–68.

Tarasov, A. I. and Tran Cong Sang (2007), “On the possibility of 1-D flow simulation in the disk about the cavities of gas turbines”, Bulletin of NTU "KhPI". Series: Power and heat engineering processes and equipment, no. 2, pp. 59–63.

Chen, J. X., Gan, X. and Owen, J. M. (1997), Heat Transfer from Air-Cooled Contra rotating Disks, ASME Journal of Turbomachinery, vol. 119, pp. 61–67.

Tsaplin, M. I. (1974), The flow of the medium in the gap between the rotating disk and the stationary wall bounding, Journal of Engineering Physics, vol. 26, no. 4, pp. 611–617.

Tsaplin, M. I. (1977), “The calculation of the flow of the medium in the gap between the rotating disk and the fixed bounding wall”, Journal of Engineering Physics, vol. 32, no. 3, pp. 435–442.

Tarasov, A. I. and Tran Cong Sang (2009), “Accounting for of the centrifugal effect in the calculation of the cooling systems of rotors of gas turbines”, Bulletin of NTU "KhPI". Series: Power and heat engineering processes and equipment, no. 3, pp. 138–143.

Tarasov, A. I., Dolgov, A. I. and Tran Cong Sang (2008), “Perfection of methods of calculation and optimal design of cooling systems, gas turbines”, Gazoturbinnye i kombinirovannye ustanovki i dvigateli [Gas turbine and combined engines and motors], XIII Vserossijskaja Mezhvuzovskaja nauchno-tehnicheskaja konferencija [XIII All-Russia Inter-College Scientific Conference], Moscow, Russia, 29–31 October 2008, pp. 92–94.

Sanjay, O., Singh, O. and Prasad, B. N. (2003), “Thermodynamic Evaluation Of Advanced Combined Cycle Using Latest Gas Turbine” Proceeding of ASME TURBO EXPO, Atlanta, Georgia, USA, 2003.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1    Тарасов, А. И. THA (Thermal & Hydraulic Analysis) / А. И. Тарасов, А. И. Долгов: Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2007610141, 10 ноября 2006. – Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, Россия.

 

2    Швец, И. Т. Воздушное охлаждение деталей ГТ [Текст] / И. Т. Швец, Е. П. Дыбан. – Киев : Наукова думка, 1974. – 487 c.

 

3    Дорфман, Л. А. Гидравлическое сопротивление и теплоотдача вращающих тел [Текст] / Л. А. Дорфман. – М. : Физматиз, 1960. – 352 c.

 

4    Дорфман, Л. А. Влияние радиального течения между вращающимися диском и кожухом на их сопротивление и теплоотдачу [Текст] / Л. А. Дорфман // Известие. СССР, ОТН. – Механика и машиностроение. – 1961. – № 4. – C. 26–32.

 

5    Капинос, В. М. Газовые турбины [Текст] / В. М. Капинос, Я. И. Шнеэ, И. В. Котляр. – Киев : Вища школа, 1976. – Том 1. – 295 с.

 

6    Дорфман, Л. А. Влияние центростремительного радиального вдува на течение и теплообмен вблизи вращающегося экранированного диска [Текст] / Л. А. Дорфман // Инженерно-физический журнал. – июнь 1967. – Т. 12, № 6. – С. 216–220.

 

7    Тарасов, А. И. Комплексный метод расчета систем охлаждения роторов газовых турбин [Текст] / А. И. Тарасов, Чан Конг Шанг, О. А. Литвиненко, И. А. Михайлова // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків : НТУ «ХПІ», 2015. – № 15(1124). – С. 63–68. – Бібліогр. : 2 назв. – ISSN 2078-774X.

 

8    Тарасов, А. И. О возможности 1-D моделирования течения в придисковых полостях газовых турбин [Текст] / А. И. Тарасов, Чан Конг Шанг // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків : НТУ «ХПІ», 2007. – № 2. – С. 59–63. – Бібліогр. : 5 назв. – ISSN 2078-774X.

 

9    Chen, J. X. Heat Transfer from Air-Cooled Contra rotating Disks [Текст] / J. X. Chen, X. Gan, J. M. Owen // ASME Journal of Turbomachinery. – 1997. – V. 119. – P. 61–67.

 

10  Цаплин, М. И. Течение среды в зазоре между вращающимся диском и неподвижной ограничивающей стенкой [Текст] / М. И. Цаплин // Инженерно-физический журнал. – Апрель 1974. – Т. XXVI, № 4. – С. 611–617.

 

11  Цаплин, М. И. К расчету течения среды в зазоре между вращающимся диском и неподвижной ограничивающей стенкой [Текст] / М. И. Цаплин // Инженерно-физический журнал. – 1977. – Т. 32, № 3. – С. 435–442.

 

12  Тарасов, А. И. Учет центробежного эффекта в расчетах систем охлаждения роторов газовых турбин [Текст] / А. И. Тарасов, Чан Конг Шанг // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків : НТУ «ХПІ», 2009. – № 3. – С. 138–143. – Бібліогр. : 6 назв. – ISSN 2078-774X.

 

13  Тарасов, А. И. Совершенствование методов расчета и оптимальное проектирование систем охлаждения газовых турбин [Текст] / А. И. Тарасов, А. И. Долгов, Чан Конг Шанг // Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели: сб. тезисов докладов XIII Всероссийской Межвузовской научно-технической конференции (Москва, 29–31 октября2008 г.). – М. : МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008. – С. 92–94.

 

14  Sanjay, O. Thermodynamic Evaluation Of Advanced Combined Cycle Using Latest Gas Turbine [Electronic resource] / О. Sanjay, O. Singh, B.N. Prasad // Proceeding of ASME TURBO EXPO (Atlanta, Georgia, USA, 2003). – GT2003-38096. – 1 електрон. опт. диск (CD-ROM) :12 см.





DOI: https://doi.org/10.20998/2078-774X.2016.08.07

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.