Ostrza
Blading nazywa się zestaw ostrzy do sprężarki i turbiny . Rozróżnia się łopaty wirnika i łopatki prowadzące .Pierścień łopatek wirnika z powiązanym pierścieniem łopatek prowadzących nazywany jest stopniem . Łopatka turbiny lub sprężarki może być wielostopniowa.
Łopatki kierujące są na stałe zamontowane w obudowie sprężarki lub turbiny i kierują ciecz roboczą pod optymalnym kątem na łopatki wirnika, które są umieszczone na obracających się wałach . Moc użyteczna mechanicznie między maszyną a płynem jest sprzężona za pośrednictwem łopatek wirnika . (Ogólnie rzecz biorąc, turbiny napędzają dołączoną maszynę roboczą , często generator , śmigło lub wentylator; sprężarka jest zwykle napędzana silnikiem ).
Przy określaniu liczby stopni sprężarki lub turbiny decydujące znaczenie ma liczba pierścieni łopatek wirnika: pięciostopniowa sprężarka ma pięć pierścieni łopatek wirnika. W przypadku sprężarek pierścienie łopatek kierujących przyporządkowane są zwykle do poprzedniego pierścienia łopatek wirnika, aw przypadku turbin - do kolejnego pierścienia łopatek wirnika.
Mechanika płynów
W łopatkach kierujących entalpia przekształcana na stopień jest w całości lub częściowo przekształcana w energię przepływu. W wirnikach energia przepływu jest zamieniana na siłę obwodową poprzez odchylenie . Zasadniczo potrzeba mniej stopni, aby zmniejszyć różnicę entalpii w turbinie, niż do wytworzenia tej samej różnicy w sprężarce. Jest to związane z faktem, że przyspieszony przepływ turbiny jest znacznie mniej narażony na utknięcie niż spowolniony przepływ w sprężarce.
Stosunek entalpii zamienionej na energię przepływu w łopatkach wirnika stopnia turbiny do całkowitego gradientu entalpii stopnia turbiny nazywa się stopniem reakcji . W turbinach nadciśnieniowych zwykle uzyskuje się stopień reakcji 0,5. W turbinach stałociśnieniowych stopień reakcji wynosi 0; cały gradient entalpii stopnia jest zamieniany na energię przepływu w łopatkach kierujących, ciśnienie w łopatkach wirnika stopnia pozostaje stałe.
opłaty
Szczególnie w przypadku turbin łopatki wirnika narażone są na szczególne obciążenia. Szczególnie krytyczna jest wysoka temperatura pracy w połączeniu z naprężeniami rozciągającymi w kierunku promieniowym. Z biegiem czasu obciążenia te powodują pełzanie ostrzy. W trakcie swojego życia ostrza stają się coraz dłuższe, co w najgorszym przypadku może doprowadzić do zetknięcia się ostrza z zewnętrzną obudową stopnia, a tym samym jego zablokowania. Jednak ze względów aerodynamicznych i ze względu na wysoką wydajność zwykle pożądana jest najmniejsza możliwa szczelina między łopatką a obudową. Na przykład, kilka milimetrów miękkiego metalu można przymocować do górnej krawędzi łopaty, która „ściera się”, gdy zetknie się z obudową podczas pierwszych kilku serii, prowadząc w ten sposób do optymalnego dopasowania; ale są możliwe z. B. również uszczelka szczotkowa lub labiryntowa .
Istotne znaczenie mają również wibracje : ostrze zaczyna „trzepotać”. Może to prowadzić do zmęczenia materiału .
Wysokie temperatury pracy mają pozytywny wpływ na wydajność Carnota .
W turbinach gazowych duże obciążenia powodują konieczność stosowania materiałów o dużej sprężystości. Materiały łopatek wirnika ograniczają sprawność turbiny, ponieważ pozwalają tylko na ograniczoną temperaturę pracy. Często jednak łopatki turbiny mają kanały powietrza chłodzącego, które na przykład mogą generować cienką warstwę powietrza chłodzącego na powierzchni łopatki. Zmniejsza to efektywną temperaturę powierzchni i nieco ją oddziela od rzeczywistej temperatury gorącego gazu za komorą spalania turbiny gazowej.
Materiały
Łopatki turbin do turbin gazowych wykonane są z nadstopów niklu , stopów wolframu i molibdenu lub stopów tytanu . Ostrza są chronione powłokami zwiększającymi odporność na temperatury i erozję, taką jak wżery , znane również jako „korozja wżerowa”. Powłoka chroniąca przed ciepłem nazywana jest powłoką bariery termicznej lub w skrócie TBC. Dalsze środki mające na celu uczynienie ostrzy bardziej odpornymi na ciepło obejmują pomysłowe systemy kanałów chłodzących . Ta technika jest stosowana zarówno w łopatkach kierujących, jak i łopatkach wirnika.