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Poroese waermeuebertragende Fuellungen in Kuehlkanaelen/Kammern von Gasturbinen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000012335D
Original Publication Date: 2003-May-25
Included in the Prior Art Database: 2003-May-25
Document File: 1 page(s) / 228K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Heissgasbeaufschlagte Gasturbinenteile unterliegen extremen thermischen Beanspruchungen. Da die einwirkenden Gastemperaturen die kritischen Temperaturen des Materials erheblich uebersteigen, muessen exponierte Teile intensiv gekuehlt werden. Diese Kuehlung erfolgt ueblicherweise mit Zapfluft, die dem Verdichter entnommen wird und dann nicht mehr in vollem Masse zum Energieumsatz in der Maschine zur Verfuegung steht. Um eine hohe Effizienz und Leistungsausbeute des Prozesses zu erreichen, muss die Menge der als Kuehlluft verwendeten Zapfluft so gering wie moeglich gehalten werden. Zu diesem Zweck muss am Einsatzort (in den Kuehlkanaelen/Kammern der exponierten Teile) der Waermeuebergang vom Material in die Kuehlluft durch geeignete Massnahmen erhoeht werden. Gelingt die Waermeabfuhr durch lokal unzureichende Erhoehung der Waermeuebergaenge nicht in ausreichendem Mass, dann sind Schaeden durch lokale Ueberhitzungen ein typisches Phaenomen. Weiterhin verlaesst die Kuehlluft das zu kuehlende Bauteil typischerweise mit einer Temperatur, die bedeutend geringer ist als die Wandtemperaturen. Ein Teil des Kuehlpotentials bleibt demnach ungenutzt. Bislang werden zur Steigerung der Waermeuebergaenge mit Turbulatoren besetzte Kuehlkanaele/Kammern eingesetzt. Weitere Massnahmen sind das direkte lokale Anblasen der zu kuehlenden Waende mit gerichteten Kuehlluftstrahlen oder das Aufbrechen bzw. Unterbinden der Grenzschichtentwicklung der Kuehlluftstroemungen durch geeignete Stroemungsfuehrung. Es finden derzeit auch Untersuchungen statt, bei denen Metallschaeume in Kuehlkanaelen/Kammern verwendet werden.

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Poroese waermeuebertragende Fuellungen in Kuehlkanaelen/Kammern von Gasturbinen

Idea: Dr. Stefan Baldauf, DE-Muelheim; Heinz-Juergen Gross, DE-Muelheim; Christian Menke, DE-

Muelheim; Volker Vosberg, DE-Muelheim

Heissgasbeaufschlagte Gasturbinenteile unterliegen extremen thermischen Beanspruchungen. Da die einwirkenden Gastemperaturen die kritischen Temperaturen des Materials erheblich uebersteigen, muessen exponierte Teile intensiv gekuehlt werden. Diese Kuehlung erfolgt ueblicherweise mit Zapfluft, die dem Verdichter entnommen wird und dann nicht mehr in vollem Masse zum Energieumsatz in der Maschine zur Verfuegung steht. Um eine hohe Effizienz und Leistungsausbeute des Prozesses zu erreichen, muss die Menge der als Kuehlluft verwendeten Zapfluft so gering wie moeglich gehalten werden. Zu diesem Zweck muss am Einsatzort (in den Kuehlkanaelen/Kammern der exponierten Teile) der Waermeuebergang vom Material in die Kuehlluft durch geeignete Massnahmen erhoeht werden. Gelingt die Waermeabfuhr durch lokal unzureichende Erhoehung der Waermeuebergaenge nicht in ausreichendem Mass, dann sind Schaeden durch lokale Ueberhitzungen ein typisches Phaenomen. Weiterhin verlaesst die Kuehlluft das zu kuehlende Bauteil typischerweise mit einer Temperatur, die bedeutend geringer ist als die Wandtemperaturen. Ein Teil des Kuehlpotentials bleibt demnach ungenutzt.

Bislang werden zur Steigerung der Waermeuebergaenge mit Turbulatoren besetzte Kuehlkanaele/Kammern eingesetzt. Weitere...