Научно-техническое обоснование и разработка принципов создания систем охлаждения высокотемпературных паровых и газовых турбин и использованием водяного пара

Проведен анализ технических решений по существующим и перспективным схемам комбинированных энергетических установок и системам охлаждения теплонапряженных элементов турбин, входящих в их состав. По результатам анализа выбрана конструкция перспективной газовой и паровой турбины и системы охлаждения сопловой лопатки первой ступени газовой турбины. Проведены численные газодинамические и тепловые расчеты.
Разработана методика численного теплового и гидравлического расчета сопловой лопатки газовой турбины с дефлектором и вихревой матрицей. Проведены тепловые и гидравлические расчеты лопатки выбранной конструкции.
Проработана конструкция системы охлаждения сопловой лопатки паровой турбины с закруткой потока в осесимметричных каналах, проведен оценочный расчет эффективности охлаждения лопатки и выполнен предварительный численный расчет.
Выбраны низкотеплопроводные покрытия для лопаток высокотемпературных турбин.

Разработана уточненная методика термогазодинамического расчета высокотемпературных паротурбинных установок с охлаждаемыми ступенями, учитывающая впрыск используемого для охлаждения низкотемпературного водяного пара в проточную часть. Выполнена предварительная опытная проверка влияния воздействия высокотемпературного водяного пара за кислород–водородным пароперегревателем на прочностные характеристики конструкционных материалов, позволившая определить предельно допустимый из соображения прочности подогрев перегретого водяного пара для образцов из различных сплавов. Результаты исследований подтвердили возможность применения низколегированной аустенитной нержавеющей стали на никелевой основе (12Х18Н10Т) в диапазоне температуры (600–900?С). С повышением температуры сверх отмеченного диапазона необходимо использовать высоколегированные и жаропрочные сплавы с нанесением теплозащитных керамических покрытий современного типа.

Разработана экспериментально подтвержденная методика охлаждения лопаток газовых и паровых турбин с температурой до 17000С с использованием водяного пара.
Определены основные критериальные зависимости для расчета эффективности пленочного охлаждения.
Разработана конструкторская документация на циклонные сопловые лопатки охлаждаемые паром и воздухом.
Разработан эскизный проект системы охлаждения высокотемпературной паровой турбины.
Составлен проект задания на ОКР системы охлаждения лопаточных венцов высокотемпературной паровой турбины.