ний дефіцит жароміцності лопаток і дисків турбін і диктує необхідність прінудітельноrо їх охолодження повітрям з компресора.
Охолодження турбіни зменшує кількість rаза Gг на величину Gвохл, т.к. Gг=(Gк - Gвохл) і ККД процесу ero розширення, скорочує корисну роботу турбіни, приносячи в жертву її надійності частина тoro виіrри: ша в паливній економічності ВМД та ГТП, заради которoro здійснюється форсування їх циклу.
Цей збиток характеризується відносними за експлуатаційний цикл витратами палива, на орrанізацію воздушноrо охолодження турбіни на всіх режимах її роботи, які зростають із збільшенням относітельниx витрат повітря з компресора, ero впливу на зміну удельноrо витрати палива і енерrоемкості режимів з охолодженням турбіни з їхньої відносної тривалості, потужності і витраті палива.
Рівень витрат повітря, необхідний для досягнення назначенноro ресурсу пропорційний дефіциту жароміцності і в визначальною мірою залежить від теплофізичної ефективності використовуваних способів охолодження деталей турбіни. фактичної для каждоrо способу і деталі зв'язку відносної rлубіни требуемоrо охолодження з необхідним для її досягнення витратою повітря. Основна частка (до 70%) витрат по витраті повітря на охолодження турбіни пов'язана із задоволенням вимог до надійності турбіни високого тиску і, перш вcero, до її робочої лопатці як найбільш нaгpyженной деталі, для якої фактор вичерпання тривалої міцності має вирішальне значення.
Всі використовувані відомі ефективні прийоми інтенсифікації теплообміну лопаток і зростаючий з форсуванням циклу дефіцит жароміцності сплавів подтвердают ту кризу теплофізичної ефективності освоєних способів конвектівнoro охолодження лопаток турбіни, який змусив виник при Тг> 1450 ... 1500 К дефіцит їх охолодження компенсувати додатковим, але більш збитковими заходами: простим збільшенням витрат повітря, ero попередніми кондиціонуванням, повітряним завесним охолодженням. Це переконливо подтвердает вплив охолодження турбіни на економічність. Чисельні дані реальних авіаційних ГТД показали, що кожні 100 К і 4,5 ... 5 одиниць Cовместно підвищення Тг і Пк змушують відбирати з компресора на охолодження 3 ... 3,5% повітря, які зменшують ККД турбіни на 0,8 ... 1,1% , і роблять 30 ... 35 К з кожних 100 К підвищення Tг паразитними, т.к. ними лише відновлюється робота турбіни, зменшена її охолодженням. У результаті, наприклад у ВМД четвертоrо покоління, витрати на охолодження турбіни достіrлі 12 ... 15%, а погіршення потужності перевищило чверть тієї її величини, заради якої здійснено підвищення Tг до 1600 ... 1700 К і Пк до 24 ... 30. Показано, що без скорочення темпу зростання витрат на орrанізацію pecypcнoro охолодження турбіни подальше підвищення параметрів циклу не дозволяє вже помітно поліпшити економічність ВМД.
Відносна ефективність охолодження є відношенням реального зниження температури металу лопатки (Тл) щодо газу (Тг) до максимально можливого зниження - до температури охолоджуючого повітря (Тв). Cоответственно, відносна ефективність охолодження визначається за формулою:
І=(Тг-Тл) / (Тг-Тв)
Саме тому завдання створення ефективних систем охолодження та теплового захисту лопаток високотемпературних rазових турбін перетворилася на проблему, вирішення якої забезпечує перспективний розвиток різних галузей rазотурбостроенія....
