JP2000179302A - Gas turbine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、タービンノズルと
タービン動翼とを組み合わせたタービン段落の性能向上
を図ったガスタービンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine for improving the performance of a turbine stage in which a turbine nozzle and a turbine blade are combined.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近のガスタービンは、経済的な運転を
行なうために、その入り口のガスタービン駆動ガス(以
下、主流と記す)の温度をより一層高温化させ、一台あ
たりのガスタービン出力を増加させる傾向にある。2. Description of the Related Art In recent gas turbines, the gas turbine driving gas (hereinafter referred to as the main stream) at the entrance thereof is further raised in temperature for economical operation, and the gas turbine output per unit is increased. Tend to increase.
【0003】主流の温度をより一層高温化させる場合、
タービン段落を構成するタービンノズルやタービン動翼
は、局所的な加熱により過度な熱歪や熱応力を発生し、
翼材の強度を高く維持させることが難しくなっている。
このため、ガスタービンは、例えば図14に示すよう
に、タービン軸の周方向に環状列に配置されたタービン
ノズル1a,1bに空気圧縮機から抽気した高圧空気を
冷却用として供給し、主流の高温化に対処させている。[0003] In order to further increase the temperature of the mainstream,
Turbine nozzles and turbine blades that constitute the turbine stage generate excessive thermal strain and thermal stress due to local heating,
It has become difficult to maintain the strength of the wing material high.
For this reason, the gas turbine supplies high-pressure air extracted from the air compressor to the turbine nozzles 1a and 1b arranged in an annular row in the circumferential direction of the turbine shaft for cooling as shown in FIG. We deal with high temperature.
【0004】一方、翼内冷却後の高圧空気は、タービン
ノズル1a,1bの後縁2a,2bに設けた流出孔3
a,3bや前縁4a,4bの背側5a,5bに設けた流
出孔6a,6bから吹き出され、タービンノズル1a,
1bの間に形成された流路7で膨張する主流8に合流す
る。[0004] On the other hand, the high-pressure air after cooling the inside of the blade is supplied to outlet holes 3 provided in the trailing edges 2a, 2b of the turbine nozzles 1a, 1b.
a, 3b and outflow holes 6a, 6b provided in the back sides 5a, 5b of the front edges 4a, 4b, and the turbine nozzles 1a,
It joins with the main stream 8 which expands in the flow path 7 formed between 1b.
【0005】合流後の主流8はタービン動翼(図示せ
ず)に供給され、ここで流れの向きを転向して次段落の
タービンノズルやタービン動翼に順次供給される。な
お、主流8に合流する翼冷却後の高圧空気は、図15に
示すように、その流量比(高圧空気の主流に対する比)
が2.0%のとき、タービンノズル損失を極大とし、そ
の流量比が4.0%を越えるとタービンノズル性能を向
上させているが、その流量比を増加させると主流8の温
度が下り、ガスタービン出力の低下につながるので、翼
材の強度維持とガスタービン出力低下とを勘案してその
流量比を経験的に設定している。[0005] The main stream 8 after the merging is supplied to a turbine blade (not shown), where the direction of the flow is changed, and the main stream 8 is sequentially supplied to a turbine nozzle and a turbine blade of the next stage. As shown in FIG. 15, the high-pressure air after cooling the blades that merges with the main stream 8 has a flow rate ratio (ratio of the high-pressure air to the main stream).
Is 2.0%, the turbine nozzle loss is maximized, and when the flow rate ratio exceeds 4.0%, the turbine nozzle performance is improved. However, when the flow rate ratio is increased, the temperature of the main stream 8 decreases, Since the output of the gas turbine is reduced, the flow rate ratio is empirically set in consideration of maintaining the strength of the blade material and reducing the output of the gas turbine.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ガスタービン出力を低
下させる別の要因として、二次流れによる損失がある。Another factor in reducing gas turbine output is secondary flow losses.
【0007】従来、ガスタービンは図13に示すよう
に、タービンノズル1a,1bの頂部側および底部側の
それぞれに環状の外輪壁9と内輪壁10を備え、タービ
ンノズル1a,1bの間に形成される流路7を有限にし
ているため、外輪壁9および内輪壁10の周辺に境界層
が発達し、外輪壁9側および内輪壁10側の主流8の流
れをおそくしている。Conventionally, as shown in FIG. 13, a gas turbine has annular outer ring walls 9 and inner ring walls 10 on the top and bottom sides of turbine nozzles 1a and 1b, respectively, and is formed between turbine nozzles 1a and 1b. Since the flow path 7 to be formed is limited, a boundary layer develops around the outer ring wall 9 and the inner ring wall 10, and the flow of the main flow 8 on the outer ring wall 9 side and the inner ring wall 10 side is reduced.
【0008】また、タービンノズル1a,1bのうち、
一方のタービンノズル1bの腹側Fと隣のタービンノズ
ル1aの背側Bとの間には、腹側Fの圧力が高く、背側
Bの圧力が低い圧力勾配になっている。このような状態
で主流8が流路7を転向するとき、タービンノズル1
a,1bの翼高中央部分では、発生する遠心力と圧力勾
配とがバランスし、主流8の流れを良好にさせている。Further, of the turbine nozzles 1a and 1b,
Between the ventral side F of one turbine nozzle 1b and the dorsal side B of the adjacent turbine nozzle 1a, there is a pressure gradient in which the pressure on the ventral side F is high and the pressure on the dorsal side B is low. When the main flow 8 turns in the flow path 7 in such a state, the turbine nozzle 1
At the center of the blade heights a and 1b, the generated centrifugal force and the pressure gradient are balanced, and the flow of the main flow 8 is made favorable.
【0009】しかし、タービンノズル1a,1bの外輪
壁9側および内輪壁10側では、主流8の流速がおそ
く、遠心力も小さいため、圧力勾配との間にバランスが
くずれ、主流8が矢印Eのように流れる、いわゆる二次
流れになる。その際、流路渦11が発生する。流路渦1
1は、主流8を巻き込んでやがて大きく成長し、主流8
の流れを乱す。これが二次流れによる損失の要因になっ
ている。However, on the outer ring wall 9 side and the inner ring wall 10 side of the turbine nozzles 1a and 1b, the flow velocity of the main flow 8 is slow and the centrifugal force is small, so that the balance with the pressure gradient is lost. Flow, so-called secondary flow. At this time, a channel vortex 11 is generated. Channel vortex 1
1 involves the mainstream 8 and eventually grows large, and the mainstream 8
Disrupt the flow of This causes a loss due to the secondary flow.
【0010】この二次流れによる損失は、タービン動翼
にも発生しており、翼性能低下の要因になっている。例
えばアスペクト比(翼高と翼弦長との比)が1.5以下
のタービン動翼では、ロータディスク側および防熱セグ
メント側のそれぞれに発生する流路渦7が翼高の中央付
近で互いに干渉し、図3に示すように、出口におけるタ
ービン動翼全圧損失係数が翼高の中央部分の位置で大き
くなっている。このタービン動翼全圧損失係数は、ター
ビン動翼の1枚あたりの損失であるから、積分すれば1
段落あたりのタービン動翼の翼列損失が算出される。こ
こで、タービン動翼全圧損失とは、入り口の全圧と出口
の全圧との差に対する出口の動圧の比と定義される。[0010] The loss due to the secondary flow also occurs in the turbine rotor blades, which causes the blade performance to deteriorate. For example, in a turbine rotor blade having an aspect ratio (ratio of blade height to chord length) of 1.5 or less, flow path vortices 7 generated on the rotor disk side and the heat shield segment side interfere with each other near the center of the blade height. Then, as shown in FIG. 3, the turbine rotor blade total pressure loss coefficient at the outlet increases at the position of the center of the blade height. Since the turbine blade total pressure loss coefficient is a loss per turbine blade, it is 1 when integrated.
The cascade loss of the turbine rotor blades per paragraph is calculated. Here, the turbine blade total pressure loss is defined as the ratio of the dynamic pressure at the outlet to the difference between the total pressure at the inlet and the total pressure at the outlet.
【0011】また、例えばアスペクト比が1.2以上の
タービン動翼では、図9に示すように、ロータディスク
側および防熱セグメント側におけるタービン動翼全圧損
失係数が高く、翼高の中央部分の位置で小さくなってい
る。Further, for example, in the case of a turbine blade having an aspect ratio of 1.2 or more, as shown in FIG. 9, the turbine blade total pressure loss coefficient on the rotor disk side and the heat insulation segment side is high, and the center portion of the blade height is high. It is smaller in position.
【0012】ところで、従来ガスタービンはタービンノ
ズル1a,1bを冷却させた高圧空気を主流8に合流さ
せる際、その高圧空気をタービンノズル1a,1bの翼
高の各位置からほぼ均等に吹き出させていた。By the way, in the conventional gas turbine, when the high-pressure air having cooled the turbine nozzles 1a and 1b is joined to the main stream 8, the high-pressure air is blown out almost uniformly from each position of the blade height of the turbine nozzles 1a and 1b. Was.
【0013】しかし、高圧空気をタービンノズル1a,
1bの翼高の各位置からほぼ均等に吹き出させていて
も、タービン動翼には、大きなタービン動翼全圧損失係
数があらわれている。このタービン動翼全圧損失係数は
流路渦11によるものであり、二次流れによる損失を現
状の技術で皆無にすることが難しいことを考え併せる
と、タービンノズル1a,1bから吹き出す高圧空気
の、タービン動翼全圧損失係数の高い領域側への流出を
少なくさせ、逆にタービン動翼全圧損失係数の低い領域
側への流出を多くさせ、全体として損失を少なくさせた
方がガスタービン出力は増加すると考えられる。However, high-pressure air is supplied to the turbine nozzles 1a,
Even when air is blown out almost evenly from each position of the blade height of 1b, the turbine blade has a large turbine blade total pressure loss coefficient. This turbine rotor blade total pressure loss coefficient is due to the flow path vortex 11. Considering that it is difficult to eliminate the loss due to the secondary flow with the current technology, the high pressure air blown from the turbine nozzles 1a and 1b is considered. In the gas turbine, it is better to reduce the outflow to the area where the turbine blade total pressure loss coefficient is high, and to increase the outflow to the area where the turbine blade total pressure loss coefficient is low, and to reduce the loss as a whole. Output is expected to increase.
【0014】その際、タービン動翼は、タービン動翼全
圧損失係数の低い領域側に高圧空気がより多く流れるよ
うに幾何学的流出角を小さくし、タービン動翼全圧損失
係数の高い領域側に流れる高圧空気が少なくなるように
幾何学的流出角を大きくする必要があると考えられる。At this time, the turbine blade has a small geometric outflow angle so that high-pressure air flows more toward the region where the turbine blade total pressure loss coefficient is low, and has a region where the turbine blade total pressure loss coefficient is high. It may be necessary to increase the geometric outflow angle so that the high pressure air flowing to the side is reduced.
【0015】本発明は、このような着想に基づいてなさ
れたもので、タービンノズルからタービン動翼に翼冷却
後の高圧空気を流出させる際、タービン動翼全圧損失係
数の低い領域側により多く流出させ、ガスタービン出力
の増加を図ったガスタービンを提供することを目的とす
る。The present invention has been made based on such an idea. When the high-pressure air after cooling the blades from the turbine nozzle to the turbine blades flows out, the region where the turbine blade total pressure loss coefficient is lower is more. It is an object of the present invention to provide a gas turbine in which the gas flows out to increase the gas turbine output.
【0016】また、本発明の他の目的は、タービンノズ
ルからタービン動翼に翼冷却後の高圧空気を流出させる
際、タービン動翼全圧損失係数の低い領域側により多く
流出できるように流出角を変更し、タービン出力の増加
を図ったガスタービンを提供することにある。Another object of the present invention is to provide a high-pressure air after cooling blades from a turbine nozzle to a turbine blade, so that the high-pressure air can flow more to the region where the turbine blade total pressure loss coefficient is low. And to provide a gas turbine with an increased turbine output.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ンは、上記目的を達成するために、請求項1に記載した
ように、タービンノズルとタービン動翼とを組み合せて
タービン段落を構成し、タービン段落をガスタービン駆
動ガスの流れに沿って複数段に配置したガスタービンに
おいて、上記タービン動翼のアスペクト比が1.5以下
のとき、上記タービンノズルに設けられ、翼内冷却後の
冷却媒体を翼外に吹き出させる流出孔を、上記タービン
ノズルの翼高100%にした場合における翼高位置0〜
25%および75〜100%の範囲内に穿設したもので
ある。In order to achieve the above object, a gas turbine according to the present invention comprises a turbine stage comprising a combination of a turbine nozzle and a turbine blade, as described in claim 1. In a gas turbine in which turbine stages are arranged in a plurality of stages along the flow of a gas turbine driving gas, when an aspect ratio of the turbine moving blade is 1.5 or less, a cooling medium provided in the turbine nozzle and cooling the inside of the blade At the blade height position 0 in the case where the outlet hole for blowing the air to the outside of the blade is 100% blade height of the turbine nozzle.
It is drilled in the range of 25% and 75-100%.
【0018】また、本発明に係るガスタービンは、上記
目的を達成するために、請求項2に記載したように、タ
ービンノズルとタービン動翼とを組み合せてタービン段
落を構成し、タービン段落をガスタービン駆動ガスの流
れに沿って複数段に配置したガスタービンにおいて、上
記タービン動翼のアスペクト比が1.5以下のとき、上
記タービンノズルに設けられ、翼内冷却後の冷却媒体を
翼外に吹き出させる流出孔のうち、上記タービンノズル
の翼高100%にした場合における翼高位置0〜25%
および75〜100%の範囲内の流出孔の開口面積を大
きくし、翼高位置25〜75%の範囲内の流出孔の開口
面積を小さくしたものである。In order to achieve the above object, a gas turbine according to the present invention comprises a turbine stage formed by combining a turbine nozzle and a turbine rotor blade, and the turbine stage is formed by a gas turbine. In the gas turbine arranged in a plurality of stages along the flow of the turbine driving gas, when the aspect ratio of the turbine blade is 1.5 or less, the turbine nozzle is provided in the turbine nozzle, and the cooling medium after cooling in the blade is outside the blade. Of the outlet holes to be blown, blade height position 0 to 25% when the blade height of the turbine nozzle is 100%
And the opening area of the outflow hole in the range of 75 to 100% is increased, and the opening area of the outflow hole in the range of the blade height position of 25 to 75% is reduced.
【0019】また、本発明に係るガスタービンは、上記
目的を達成するために、請求項3に記載したように、タ
ービンノズルとタービン動翼とを組み合わせてタービン
段落を構成し、タービン段落をガスタービン駆動ガスの
流れに沿って複数段に配置したガスタービンにおいて、
上記タービン動翼のアスペクト比が1.2以上のとき、
上記タービンノズルに設けられ、翼内冷却後の冷却媒体
を翼外に吹き出させる流出孔を、上記タービンノズルの
翼高100%にした場合における翼高位置25〜75%
の範囲内に穿設したものである。According to a third aspect of the present invention, a gas turbine according to the present invention comprises a turbine stage formed by combining a turbine nozzle and a turbine rotor blade. In a gas turbine arranged in multiple stages along the flow of turbine drive gas,
When the aspect ratio of the turbine blade is 1.2 or more,
A blade height position of 25 to 75% in the case where the blade height of the turbine nozzle is set to 100%, and the outlet hole provided in the turbine nozzle and for blowing the cooling medium after cooling in the blade to the outside of the blade is set to 100%.
Are drilled in the range of.
【0020】また、本発明に係るガスタービンは、上記
目的を達成するために、請求項4に記載したように、タ
ービンノズルとタービン動翼とを組み合わせてタービン
段落を構成し、タービン段落をガスタービン駆動ガスの
流れに沿って複数段に配置したガスタービンにおいて、
上記タービン動翼のアスペクト比が1.2以上のとき、
上記タービンノズルに設けられ、翼内冷却後の冷却媒体
を翼外に吹き出させる流出孔のうち、上記タービンノズ
ルの翼高100%にした場合における翼高位置0〜25
%および75〜100%の範囲内の流出孔の開口面積を
小さくしたものである。In order to achieve the above object, a gas turbine according to the present invention, as described in claim 4, forms a turbine stage by combining a turbine nozzle and a turbine rotor blade, and forms a turbine stage with a gas. In a gas turbine arranged in multiple stages along the flow of turbine drive gas,
When the aspect ratio of the turbine blade is 1.2 or more,
Of the outlet holes provided in the turbine nozzle and blowing out the cooling medium after cooling inside the blade to the outside of the blade, blade height positions 0 to 25 when the blade height of the turbine nozzle is 100%.
% And the opening area of the outflow holes in the range of 75 to 100%.
【0021】また、本発明に係るガスタービンは、上記
目的を達成するために、請求項5に記載したように、タ
ービンノズルとタービン動翼とを組合わせてタービン段
落を構成し、タービン段落をガスタービン駆動ガスの流
れに沿って複数段に配置したガスタービンにおいて、上
記タービン動翼のアスペクト比が1.5以下のとき、上
記タービンノズルに設けられ、翼内冷却後の冷却媒体を
翼外に吹き出させる流出孔を、上記タービンノズルの翼
高100%にした場合における翼高位置0〜25%およ
び75〜100%の範囲内に穿設するとともに、上記タ
ービン動翼のうち、一方のタービン動翼と隣のタービン
動翼とのスロートとピッチとのスロート比から求められ
る幾何学的流出角の最大値を翼高位置30〜65%の範
囲内に設定したものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a gas turbine according to the present invention, wherein a turbine stage is formed by combining a turbine nozzle and a turbine rotor blade. In the gas turbine arranged in a plurality of stages along the flow of the gas for driving the gas turbine, when the aspect ratio of the turbine blade is 1.5 or less, the cooling medium provided in the turbine nozzle and cooling the inside of the blade is discharged outside the blade. Outflow holes to be blown into the turbine nozzle at the blade height positions of 0 to 25% and 75 to 100% when the blade height of the turbine nozzle is 100%, and one of the turbine rotor blades The maximum value of the geometric outflow angle obtained from the throat ratio between the throat and the pitch between the rotor blade and the adjacent turbine rotor blade is set within the range of the blade height position of 30 to 65%. It is.
【0022】また、本発明に係るガスタービンは、上記
目的を達成するために、請求項6に記載したように、タ
ービンノズルとタービン動翼とを組み合せてタービン段
落を構成し、タービン段落をガスタービン駆動ガスの流
れに沿って複数段に配置したガスタービンにおいて、上
記タービン動翼のアスペクト比が1.5以下のとき、上
記タービンノズルに設けられ、翼内冷却後の冷却媒体を
翼外に吹き出させる流出孔のうち、上記タービンノズル
の翼高100%にした場合における翼高位置0〜25%
および75〜100%の範囲内の流出孔の開口面積を大
きくし、翼高位置25〜75%の範囲内の流出孔の開口
面積を小さくするとともに、上記タービン動翼のうち一
方のタービン動翼と隣のタービン動翼とのスロートとピ
ッチとのスロート比から求められる幾何学的流出角の最
大値を翼高位置30〜65%の範囲内に設定したもので
ある。In order to achieve the above object, a gas turbine according to the present invention, as described in claim 6, forms a turbine stage by combining a turbine nozzle and a turbine rotor blade, and forms a turbine stage with a gas. In the gas turbine arranged in a plurality of stages along the flow of the turbine driving gas, when the aspect ratio of the turbine blade is 1.5 or less, the turbine nozzle is provided in the turbine nozzle, and the cooling medium after cooling in the blade is outside the blade. Of the outlet holes to be blown, blade height position 0 to 25% when the blade height of the turbine nozzle is 100%
And the opening area of the outflow hole in the range of 75 to 100% is increased, and the opening area of the outflow hole in the range of the blade height position of 25 to 75% is reduced. The maximum value of the geometrical outflow angle obtained from the throat ratio between the throat and the pitch between the blade and the next turbine blade is set within the range of the blade height position 30 to 65%.
【0023】また、本発明に係るガスタービンは、上記
目的を達成するために、請求項7に記載したように、タ
ービンノズルとタービン動翼とを組み合せてタービン段
落を構成し、タービン段落をガスタービン駆動ガスの流
れに沿って複数段に配置したガスタービンにおいて、上
記タービン動翼のアスペクト比が1.2以上のとき、上
記タービンノズルに設けられ、翼内冷却後の冷却媒体を
翼外に吹き出させる流出孔を、上記タービンノズルの翼
高100%にした場合における翼高位置25〜75%の
範囲内に穿設するとともに、上記タービン動翼のうち一
方のタービン動翼と隣のタービン動翼とのスロートとピ
ッチとのスロート比から求められる幾何学的流出角の最
小値を翼高位置30〜65%の範囲内に設定したもので
ある。In order to achieve the above object, a gas turbine according to the present invention, as described in claim 7, forms a turbine stage by combining a turbine nozzle and a turbine rotor blade, and forms a turbine stage with a gas turbine. In the gas turbine arranged in a plurality of stages along the flow of the turbine driving gas, when the aspect ratio of the turbine moving blade is 1.2 or more, the turbine blade is provided in the turbine nozzle, and the cooling medium after cooling in the blade is discharged outside the blade. The outlet hole to be blown out is bored in the range of 25 to 75% of the blade height position when the blade height of the turbine nozzle is set to 100%, and one of the turbine blades is adjacent to the turbine blade adjacent to the turbine nozzle. The minimum value of the geometric outflow angle obtained from the throat ratio between the throat with the blade and the pitch is set within the range of the blade height position of 30 to 65%.
【0024】また、本発明に係るガスタービンは、上記
目的を達成するために、請求項8に記載したように、タ
ービンノズルとタービン動翼とを組み合せてタービン段
落を構成し、タービン段落をガスタービン駆動ガスの流
れに沿って複数段に配置したガスタービンにおいて、上
記タービン動翼のアスペクト比が1.2以上のとき、上
記タービンノズルに設けられ、翼内冷却後の冷却媒体を
翼外に吹き出させる流出孔のうち、上記タービンノズル
の翼高100%にした場合における翼高位置25〜75
%の範囲内の流出孔の開口面積を大きくし、翼高位置0
〜25%および75〜100%の範囲内の流出孔の開口
面積を小さくするとともに、上記タービン動翼のうち一
方のタービン動翼と隣のタービン動翼とのスロートとピ
ッチとのスロート比から求められる幾何学的流出角の最
小値を翼高位置30〜65%の範囲内に設定したもので
ある。Further, in order to achieve the above object, a gas turbine according to the present invention, as described in claim 8, forms a turbine stage by combining a turbine nozzle and a turbine rotor blade, and forms a turbine stage by a gas turbine. In the gas turbine arranged in a plurality of stages along the flow of the turbine driving gas, when the aspect ratio of the turbine moving blade is 1.2 or more, the turbine blade is provided in the turbine nozzle, and the cooling medium after cooling in the blade is discharged outside the blade. Of the outlet holes to be blown, blade height positions 25 to 75 when the blade height of the turbine nozzle is 100%.
%, The opening area of the outlet hole is increased, and the blade height position 0
The opening area of the outflow hole in the range of 2525% and 75〜100% is reduced, and the throat ratio between the throat and the pitch of one of the turbine moving blades and the adjacent turbine moving blade is determined. The minimum value of the calculated geometrical outflow angle is set within the range of the blade height position 30 to 65%.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
の実施形態を図面および図面に添付した符号を引用して
説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a gas turbine according to the present invention will be described below with reference to the drawings and reference numerals attached to the drawings.
【0026】図1は、本発明に係るガスタービンの第1
実施形態を示す概略断面図である。FIG. 1 shows a first embodiment of the gas turbine according to the present invention.
It is an outline sectional view showing an embodiment.
【0027】本実施形態に係るガスタービンは、ガスタ
ービン駆動ガス(以下、主流と記す)の上流側にタービ
ンノズル12を、その下流側にタービン動翼13を備え
てタービン段落14を構成し、タービン段落14を主流
の流れ方向に沿って複数段に配置した軸流タイプになっ
ている。The gas turbine according to the present embodiment comprises a turbine stage 14 having a turbine nozzle 12 on the upstream side of a gas turbine driving gas (hereinafter, referred to as a main flow) and a turbine rotor blade 13 on the downstream side thereof. This is an axial flow type in which the turbine stages 14 are arranged in a plurality of stages along the main flow direction.
【0028】タービンノズル12は頂部に環状の外輪1
5を、底部に環状の内輪16をそれぞれ備え、外輪15
をケーシング16に固定させ、環状翼列として配置され
ている。The turbine nozzle 12 has an annular outer ring 1 at the top.
5 is provided with an annular inner ring 16 at the bottom, and an outer ring 15
Are fixed to the casing 16 and are arranged as an annular cascade.
【0029】また、タービン動翼13は、底部を円盤状
のロータディスク17に植設して環状翼列に配置すると
ともに、頂部をケーシング8に固定させた防熱セグメン
ト19に距離を置いて対峙している。The turbine rotor blades 13 are arranged in a circular cascade with their bottoms planted in a disk-shaped rotor disk 17, and face the heat-insulating segments 19 whose tops are fixed to the casing 8 at a distance. ing.
【0030】このような構成のガスタービンにおいて、
アスペクト比(翼高と翼弦長との比)1.5以下のター
ビン動翼13を実施するとき、本実施形態ではすでに図
3で説明したタービン動翼13の頂部側と底部側とのタ
ービン動翼全圧損失係数が低い点に着目し、タービンノ
ズル12の翼高全長100%とした場合における翼高位
置0〜25%および75〜100%の範囲の後縁に流出
孔を設けて翼冷却後の高圧空気Cを吹き出させ、タービ
ン動翼13の頂部側および底部側への流量を図4に示す
ように増加させたものである。なお、図4中、破線はタ
ービンノズル12の翼高各位置から均等に流出する翼冷
却後の高圧空気に主流を加えた従来の合流流体のタービ
ン動翼13への流量分布を示し、実線は本実施形態の合
流流体のタービン動翼13への流量分布をそれぞれ示し
ている。In the gas turbine having such a configuration,
When a turbine blade 13 having an aspect ratio (ratio of blade height to chord length) of 1.5 or less is implemented, in the present embodiment, the turbines at the top and bottom sides of the turbine blade 13 already described with reference to FIG. Paying attention to the fact that the blade total pressure loss coefficient is low, the outflow holes are provided at the trailing edge in the range of blade height positions 0 to 25% and 75 to 100% when the blade height of the turbine nozzle 12 is 100%. The high-pressure air C after cooling is blown out, and the flow rate to the top and bottom sides of the turbine blade 13 is increased as shown in FIG. In FIG. 4, the dashed line indicates the flow rate distribution to the turbine blade 13 of the conventional combined fluid obtained by adding the main flow to the blade-cooled high-pressure air uniformly flowing out from each blade height position of the turbine nozzle 12 and the solid line. The distribution of the flow rate of the combined fluid of the present embodiment to the turbine blade 13 is shown.
【0031】また、本実施形態は、合流流体がタービン
動翼13の頂部側および底部側のそれぞれにより多く流
れるように、一方のタービン動翼13と隣のタービン動
翼13とのスロートsおよびピッチtのスロート比s/
tから求めた幾何学的流出角α= cos-1(s/t)の最
大値を図6に示すように翼高位置30〜65%の範囲内
に設定し、かつ破線で示す従来に較べて大きくするとと
もに、その頂部側および底部側の幾何学的流出角α= c
os-1(s/t)を破線で示す従来に較べて小さく設定し
たものである。In this embodiment, the throat s and the pitch between one turbine blade 13 and the next turbine blade 13 are adjusted so that the combined fluid flows more at the top and bottom sides of the turbine blade 13. t throat ratio s /
The maximum value of the geometrical outflow angle α = cos −1 (s / t) obtained from t is set within the range of the blade height position 30 to 65% as shown in FIG. And the geometrical outflow angles α = c on the top and bottom sides
os -1 (s / t) is set to be smaller than the conventional value indicated by the broken line.
【0032】なお、図6中、破線はスロート比s/tか
ら求めた従来のタービン動翼13の各翼高位置における
幾何学的流出角α= cos-1(s/t)の分布を、実線は
本実施形態の幾何学的流出角α= cos-1(s/t)の分
布をそれぞれ示している。In FIG. 6, the broken line represents the distribution of the geometrical outflow angle α = cos −1 (s / t) at each blade height of the conventional turbine blade 13 obtained from the throat ratio s / t. The solid line indicates the distribution of the geometric outflow angle α = cos −1 (s / t) in the present embodiment.
【0033】本実施形態は、タービンノズル12の翼高
位置0〜25%および75〜100%の範囲の後縁に流
出孔を設けるとともに、タービン動翼13の幾何学的流
出角α= cos-1(s/t)の最大値を翼高位置30〜6
5%の範囲内に設定し、その頂部側および底部側の幾何
学的流出角α= cos-1(s/t)を従来よりも小さくさ
せてより多くの合流流体をタービン動翼13に流すと、
図5に示すように、タービン動翼損失を破線で示す従来
の損失よりも低くさせることが認められた。なお、ここ
でタービン動翼損失とは、単位流路面積を流れる流量と
タービン動翼全圧損失係数との掛算値として定義され
る。In the present embodiment, an outflow hole is provided at the trailing edge of the turbine nozzle 12 at the blade height position in the range of 0 to 25% and 75 to 100%, and the geometric outflow angle α = cos − of the turbine blade 13. 1 The maximum value of (s / t) is changed to the wing height position 30-6.
It is set within the range of 5%, and the geometric outflow angle α = cos −1 (s / t) on the top side and the bottom side is made smaller than before so that more combined fluid flows to the turbine blade 13. When,
As shown in FIG. 5, it was recognized that the turbine blade loss was made lower than the conventional loss shown by the broken line. Here, the turbine rotor blade loss is defined as a product of a flow rate flowing through a unit flow path area and a turbine rotor blade total pressure loss coefficient.
【0034】このように、本実施形態によれば、タービ
ンノズル12の翼高位置0〜25%および75〜100
%範囲の後縁に流出孔をもうけるとともに、タービン動
翼13の幾何学的流出角α= cos-1(s/t)をその頂
部側と底部側で従来よりも小さく設定し、タービン動翼
全圧損失係数の低い領域側により多くの合流流体を流
し、タービン動翼損失を従来に較べて少なくさせたの
で、主流の高温化の下、ガスタービン出力をより一層増
加させることができる。As described above, according to the present embodiment, the blade height positions of the turbine nozzle 12 are 0 to 25% and 75 to 100%.
% Range, and the geometric outflow angle α = cos −1 (s / t) of the turbine blade 13 is set smaller at the top and bottom sides than in the conventional case. Since a larger amount of combined fluid flows in the region having the lower total pressure loss coefficient and the turbine rotor blade loss is reduced as compared with the conventional case, the gas turbine output can be further increased under a high temperature main stream.
【0035】図2は、本発明に係るガスタービンの第1
実施形態における変形例を示す概略断面図である。な
お、第1実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。FIG. 2 shows a first embodiment of the gas turbine according to the present invention.
It is an outline sectional view showing the modification in an embodiment. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
【0036】本実施例は、アスペクト比1.5以下のタ
ービン動翼13を実施するとき、タービンノズル12の
後縁に設けた流出孔のうち、翼高位置0〜25%および
75〜100%の範囲の吹き出し面積を大きくして翼冷
却後の高圧空気Cを多く流出させるとともに、翼高位置
25〜75%の範囲の吹き出し面積を小さくして翼冷却
後の高圧空気Cの流出を少なくさせたものである。In this embodiment, when the turbine blade 13 having an aspect ratio of 1.5 or less is used, the blade height positions 0 to 25% and 75 to 100% of the outflow holes provided at the trailing edge of the turbine nozzle 12. To increase the flow of the high-pressure air C after the blade cooling, and to reduce the flow of the high-pressure air C after the blade cooling by reducing the blowing area in the range of blade height 25 to 75%. It is a thing.
【0037】また、本実施例は、第1実施形態の図6で
示したと同様に、タービン動翼13の幾何学的流出角α
= cos-1(s/t)の最大値を翼高30〜65%の範囲
内に設定し、かつ破線で示す従来に較べて大きくすると
ともに、その頂部側および底部側の幾何学的流出角α=
cos-1(s/t)を破線で示す従来に較べて小さく設定
したものである。In this embodiment, the geometric outflow angle α of the turbine blade 13 is the same as that shown in FIG. 6 of the first embodiment.
= Cos -1 (s / t) is set within the range of 30 to 65% of the blade height, and is set to be larger than the conventional value indicated by the broken line, and the top and bottom side geometrical outflow angles are set. α =
cos -1 (s / t) is set to be smaller than the conventional value indicated by the broken line.
【0038】このように、本実施形態は、タービンノズ
ル12の後縁に設けた流出孔の開口面積を、翼高位置0
〜25%および25〜75%の範囲で大きくし、翼高位
置25〜75%の範囲で小さくするとともに、タービン
動翼13の幾何学的流出角α= cos-1(s/t)をその
頂部側および底部側で従来に較べて小さく設定したの
で、第1実施形態の図4で示したと同様に、タービン動
翼全圧損失係数の低い領域側により多くの合流流体を流
すことができる。As described above, in the present embodiment, the opening area of the outflow hole provided at the trailing edge of the turbine nozzle 12 is reduced by the blade height position 0
-25% and 25-75%, and smaller in the blade height position 25-75%, and the geometric outflow angle α = cos −1 (s / t) of the turbine rotor blade 13 is increased. Since the top side and the bottom side are set to be smaller than those in the related art, as in the case of the first embodiment shown in FIG. 4, more combined fluid can flow in the region where the turbine blade total pressure loss coefficient is low.
【0039】したがって、本実施例によれば、第1実施
形態の図5で示したと同様に、タービン動翼損失を従来
に較べて小さくさせることができ、主流の高温化の下、
ガスタービン出力をより一層増加させることができる。Therefore, according to the present embodiment, as shown in FIG. 5 of the first embodiment, the turbine blade loss can be reduced as compared with the prior art, and under the high temperature of the mainstream,
The gas turbine output can be further increased.
【0040】図7は、本発明に係るガスタービンの第2
実施形態を示す概略断面図である。なお、第1実施形態
の構成部分と同一部分には同一符号を付す。FIG. 7 shows a second embodiment of the gas turbine according to the present invention.
It is an outline sectional view showing an embodiment. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
【0041】本実施形態は、アスペクト比1.2以上の
タービン動翼13を実施するとき、タービンノズル12
の後縁の翼高位置25〜75%の範囲に流出孔を設け、
翼高位置25〜75%の範囲からの翼冷却後の高圧空気
をタービン動翼13に流出させたものである。In this embodiment, when the turbine blade 13 having an aspect ratio of 1.2 or more is implemented, the turbine nozzle 12
An outlet hole is provided in the range of 25 to 75% of the wing height position of the trailing edge,
The high-pressure air after blade cooling from the blade height position in the range of 25 to 75% flows out to the turbine blade 13.
【0042】一般に、ガスタービンは、アスペクト比
1.2以上のタービン動翼13を実施すると、図9に示
すように、タービン動翼13の翼高位置0〜25%およ
び75〜100%の範囲でタービン動翼全圧損失係数が
高く、翼高位置25〜75%の範囲でタービン動翼全圧
損失係数が低くなっている。In general, when a turbine blade 13 having an aspect ratio of 1.2 or more is used in a gas turbine, as shown in FIG. 9, the blade height position of the turbine blade 13 ranges from 0 to 25% and 75 to 100%. , The turbine blade total pressure loss coefficient is high, and the turbine blade total pressure loss coefficient is low in the range of blade height 25 to 75%.
【0043】本実施形態は、アスペクト比1.2以上の
タービン動翼13を実施するとき、タービン動翼13の
翼高中間部分でタービン動翼全圧損失係数が低い点に着
目し、タービンノズル12の翼高位置25〜75%の範
囲の後縁に流出孔を設けて翼冷却後の高圧空気cを炊き
出させ、タービン動翼13の翼高中間部分側への流量を
図10に示すように増加させたものである。なお、図1
0中、破線はタービンノズル12の翼高各位置から均等
に流出する翼冷却後の高圧空気に主流を加えた従来の合
流流体のタービン動翼13への流量分布を示し、実線は
本実施形態の合流流体のタービン動翼13への流量分布
をそれぞれ示している。In this embodiment, when the turbine blade 13 having an aspect ratio of 1.2 or more is implemented, attention is paid to the point that the turbine blade total pressure loss coefficient is low at the middle portion of the blade height of the turbine blade 13 and the turbine nozzle An outflow hole is provided at the trailing edge of the blade height position 25 to 75% in the range of 12 to generate high-pressure air c after blade cooling, and the flow rate of the turbine rotor blade 13 to the blade height intermediate portion is shown in FIG. It is increased as follows. FIG.
0, the broken line indicates the flow rate distribution of the conventional combined fluid to the turbine rotor blade 13 in which the main flow is added to the high-pressure air after the blade cooling, which uniformly flows out from each blade height position of the turbine nozzle 12, and the solid line indicates the present embodiment. 2 shows the flow distribution of the combined fluid to the turbine rotor blades 13.
【0044】また、本実施形態は、合流流体がタービン
動翼13の翼高中間部分により多く流れるように、ター
ビン動翼13の幾何学的流出角α= cos-1(s/t)の
最小値を図12に示すように翼高位置30〜65%の範
囲内に設定し、かつ破線で示す従来に較べて小さくする
とともに、その頂部側および底部側の幾何学的流出角α
= cos-1(s/t)を破線で示す従来に較べて大きく設
定したものである。なお、図12中、破線は従来のター
ビン動翼13の各翼高位置における幾何学的流出角α=
cos-1(s/t)の分布を、実線は本実施形態の幾何学
的流出角α= cos-1(s/t)の分布をそれぞれ示して
いる。Further, in the present embodiment, the geometric outflow angle α = cos −1 (s / t) of the turbine blade 13 is minimized so that the combined fluid flows more in the middle portion of the blade height of the turbine blade 13. The value is set within the range of 30 to 65% of the blade height position as shown in FIG. 12 and is made smaller than the conventional one shown by the broken line, and the geometrical outflow angle α on the top side and the bottom side is set.
= Cos -1 (s / t) is set to be larger than the conventional value indicated by the broken line. In FIG. 12, a broken line indicates a geometric outflow angle α at each blade height position of the conventional turbine blade 13.
The distribution of cos -1 (s / t) and the solid line show the distribution of the geometric outflow angle α = cos -1 (s / t) in the present embodiment.
【0045】本実施形態は、タービンノズル12の翼高
位置25〜75%の後縁に流出孔を設けるとともに、タ
ービン動翼13の幾何学的流出角α= cos-1(s/t)
の最小値を翼高位置30〜65%の範囲内に設定し、そ
の頂部側および底部側の幾何学的流出角α= cos-1(s
/t)を従来より大きくし、合流流体をタービン動翼1
3の翼高中間部分により多く流すと、図11に示すよう
に、タービン動翼損失を破線で示す従来の損失よりも低
くさせることが認められた。In this embodiment, an outflow hole is provided at the trailing edge of the blade height position of 25 to 75% of the turbine nozzle 12, and the geometric outflow angle α = cos −1 (s / t) of the turbine rotor blade 13 is provided.
Is set within the range of the blade height position of 30 to 65%, and the geometrical outflow angles α = cos −1 (s
/ T) is made larger than before, and the combined fluid is
As shown in FIG. 11, it was recognized that the turbine blade loss was made lower than the conventional loss shown by the broken line when more flow was made to flow to the blade height middle portion of FIG.
【0046】このように、本実施形態によれば、アスペ
クト比1.2以上のタービン動翼を実施するとき、ター
ビンノズル12の翼高位置25〜75%範囲の後縁に流
出孔を設けるとともに、タービン動翼13の幾何学的流
出角α= cos-1(s/t)の最小値を翼高位置30〜6
5%の範囲内に設定し、タービン動翼全圧損失係数の低
い領域側により多くの合流流体を流し、タービン動翼損
失を従来に較べて少なくさせたので、主流の高温の下、
ガスタービン出力をより一層増加させることができる。As described above, according to the present embodiment, when the turbine blade having the aspect ratio of 1.2 or more is implemented, the outflow hole is provided at the trailing edge of the turbine nozzle 12 in the blade height position range of 25 to 75%. , The minimum value of the geometric outflow angle α = cos −1 (s / t) of the turbine rotor blade 13 is set to the blade height position 30 to 6
It was set within the range of 5%, and more combined fluid flowed to the region where the turbine blade total pressure loss coefficient was low, and the turbine blade loss was reduced as compared with the conventional one.
The gas turbine output can be further increased.
【0047】図8は、本発明に係るガスタービンの第2
実施形態における変形例を示す概略断面図である。な
お、第1実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。FIG. 8 shows a second embodiment of the gas turbine according to the present invention.
It is an outline sectional view showing the modification in an embodiment. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
【0048】本実施例は、アスペクト比1.2以上のタ
ービン動翼13を実施するとき、タービンノズル12の
後縁に設けた流出孔のうち、翼高位置25〜75%の範
囲の吹き出し面積を大きくして翼冷却後の高圧空気cを
多く流出させるとともに、翼高位置の0〜25%および
75〜100%の範囲の吹き出し面積をを小さくして翼
冷却後の高圧空気の流出を少なくさせたものである。In this embodiment, when the turbine moving blade 13 having an aspect ratio of 1.2 or more is used, of the outlet holes provided at the trailing edge of the turbine nozzle 12, the blowout area in the range of 25 to 75% of the blade height position. To increase the flow of the high-pressure air c after the blade cooling, and reduce the blowing area in the range of 0 to 25% and 75 to 100% of the blade height position to reduce the flow of the high-pressure air after the blade cooling. It was made.
【0049】また、本実施例は、第2実施形態の図12
で示したと同様に、タービン動翼13の幾何学的流出角
α= cos-1(s/t)の最小値を翼高30〜65%の範
囲内に設定し、かつ破線で示す従来に較べて小さくする
とともに、その頂部側および底部側の幾何学的流出角α
= cos-1(s/t)を破線で示す従来に較べて大きく設
定したものである。This embodiment is different from the second embodiment shown in FIG.
Similarly, the minimum value of the geometric outflow angle α = cos −1 (s / t) of the turbine rotor blade 13 is set within the range of the blade height of 30 to 65%, and is compared with the conventional one shown by the broken line. And the geometrical outflow angles α on the top and bottom sides
= Cos -1 (s / t) is set to be larger than the conventional value indicated by the broken line.
【0050】このように、本実施例は、タービンノズル
12の後縁に設けた流出孔の開口面積を、翼高位置25
〜75%の範囲で大きくし、翼高位置の0〜25%およ
び75〜100%の範囲で小さくするとともに、タービ
ン動翼13の幾何学的流出角α= cos-1(s/t)の最
小値を翼高30〜65%の範囲内に設定し、従来に較べ
て小さくしたので、第2実施形態の図10で示したと同
様に、タービン動翼全圧損失係数の低い領域側により多
くの合流流体を流すことができる。As described above, in this embodiment, the opening area of the outflow hole provided at the trailing edge of the turbine nozzle 12 is reduced by the blade height position 25.
To 75% of the blade height position and to a small value in the range of 75 to 100% of the blade height position, and the geometric outflow angle α = cos −1 (s / t) of the turbine rotor blade 13. Since the minimum value is set within the range of the blade height of 30 to 65%, which is smaller than the conventional value, as shown in FIG. 10 of the second embodiment, the minimum value is more in the region where the turbine blade total pressure loss coefficient is lower. Can flow.
【0051】したがって、本実施例によれば、第2実施
形態の図11で示したと同様に、タービン動翼損失を従
来に較べて少なくさせることができ、主流の高温化の
下、ガスタービン出力をより一層増加させることができ
る。Therefore, according to the present embodiment, similarly to the second embodiment shown in FIG. 11, the turbine blade loss can be reduced as compared with the conventional case, and the gas turbine output can be reduced under the high temperature of the mainstream. Can be further increased.
【0052】[0052]
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガス
タービンは、アスペクト比1.5以下のタービン動翼を
実施するとき、タービン動翼全圧損失係数の低い領域側
により多くの主流と翼冷却後の高圧空気との合流流体が
流れるように、タービンノズルの翼高位置頂部側および
翼高位置底部側に流出孔を設けるとともに、タービン動
翼の頂部側および底部側の流出角を従来に較べて小さく
設定したので、タービン動翼損失を少なくすることがで
き、ガスタービン出力を増加させることができる。As described above, in the gas turbine according to the present invention, when a turbine blade having an aspect ratio of 1.5 or less is implemented, more mainstream gas flows in the region where the turbine blade total pressure loss coefficient is low. Outflow holes are provided at the top of the turbine nozzle at the top of the blade height and at the bottom of the blade at the top of the blade so that the combined fluid flows with the high-pressure air after cooling the blades. , The turbine blade loss can be reduced, and the gas turbine output can be increased.
【0053】また、本発明に係るガスタービンは、アス
ペクト比1.2以上のタービン動翼を実施するとき、タ
ービン動翼全圧損失係数の低い領域側により多くの主流
と翼冷却後の高圧空気との合流流体が流れるように、タ
ービンノズルの翼高中間部分の位置に流出孔を設けると
ともに、タービン動翼の翼高中間部分の流出角を従来に
較べて小さく設定したので、タービン動翼損失を少なく
することができ、ガスタービン出力を増加させることが
できる。Further, in the gas turbine according to the present invention, when a turbine blade having an aspect ratio of 1.2 or more is implemented, more main flow and high-pressure air after blade cooling are provided in the region where the turbine blade total pressure loss coefficient is low. An outlet hole is provided at the midpoint of the blade height of the turbine nozzle so that the combined fluid flows, and the outflow angle at the midpoint of the blade height of the turbine blade is set smaller than before, so the turbine blade loss Can be reduced, and the output of the gas turbine can be increased.
【図1】本発明に係るガスタービンの第1実施形態を示
す概略断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of a gas turbine according to the present invention.
【図2】本発明に係るガスタービンの第1実施形態にお
ける変形例を示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a modification of the first embodiment of the gas turbine according to the present invention.
【図3】アスペクト比1.5以下のタービン動翼を実施
する場合の従来のタービン動翼全圧損失係数分布を示す
線図。FIG. 3 is a diagram showing a conventional turbine blade total pressure loss coefficient distribution when a turbine blade having an aspect ratio of 1.5 or less is implemented.
【図4】本発明に係るガスタービンの第1実施形態にお
ける合流流体の分布と従来の合流流体の分布とを対比さ
せた線図。FIG. 4 is a diagram comparing distribution of a combined fluid in the first embodiment of the gas turbine according to the present invention with distribution of a conventional combined fluid.
【図5】本発明に係るガスタービンの第1実施形態にお
けるタービン動翼損失の分布と従来のタービン動翼損失
の分布とを対比させた線図。FIG. 5 is a diagram comparing the distribution of turbine blade loss in the first embodiment of the gas turbine according to the present invention with the distribution of turbine blade loss in the related art.
【図6】本発明に係るガスタービンの第1実施形態にお
けるタービン動翼の幾何学的流出角の分布と従来のター
ビン動翼の幾何学的流出角の分布とを対比させた線図。FIG. 6 is a diagram comparing the distribution of the geometric outflow angle of the turbine blade in the first embodiment of the gas turbine according to the present invention with the distribution of the geometric outflow angle of the conventional turbine blade.
【図7】本発明に係るガスタービンの第2実施形態を示
す概略断面図。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the gas turbine according to the present invention.
【図8】本発明に係るガスタービンの第2実施形態にお
ける変形例を示す概略断面図。FIG. 8 is a schematic sectional view showing a modification of the second embodiment of the gas turbine according to the present invention.
【図9】アスペクト比1.2以上のタービン動翼を実施
する場合の従来のタービン動翼全圧損失係数分布を示す
線図。FIG. 9 is a diagram showing a conventional turbine blade total pressure loss coefficient distribution when a turbine blade having an aspect ratio of 1.2 or more is implemented.
【図10】本発明に係るガスタービンの第2実施形態に
おける合流流体の分布と従来の合流流体の分布とを対比
させた線図。FIG. 10 is a diagram comparing distribution of a combined fluid in the second embodiment of the gas turbine according to the present invention with distribution of a conventional combined fluid.
【図11】本発明に係るガスタービンの第2実施形態に
おけるタービン動翼損失の分布と従来のタービン動翼損
失の分布とを対比させた線図。FIG. 11 is a diagram comparing the distribution of turbine blade loss in the second embodiment of the gas turbine according to the present invention with the distribution of turbine blade loss in the related art.
【図12】本発明に係るガスタービンの第2実施形態に
おけるタービン動翼の幾何学的流出角の分布と従来のタ
ービン動翼の幾何学的流出角の分布とを対比させた線
図。FIG. 12 is a diagram comparing the distribution of the geometric outflow angle of the turbine blade in the second embodiment of the gas turbine according to the present invention with the distribution of the geometric outflow angle of the conventional turbine blade.
【図13】タービンノズルに発生する二次流れによる損
失を説明する模式図。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a loss due to a secondary flow generated in a turbine nozzle.
【図14】従来のタービンノズルを示す模式図。FIG. 14 is a schematic view showing a conventional turbine nozzle.
【図15】従来のタービンノズル損失の分布を示す線
図。FIG. 15 is a diagram showing a conventional distribution of turbine nozzle loss.
1a,1b タービンノズル 2a,2b 後縁 3a,3b 流出孔 4a,4b 前縁 5a,5b 背側 6a,6b 流出孔 7 流路 8 寸流 9 外輪壁 10 内輪壁 11 流路渦 12 タービンノズル 13 タービン動翼 14 タービン段落 15 外輪 16 内輪 17 ロータディスク 18 ケーシング 19 防熱セグメント 1a, 1b Turbine nozzle 2a, 2b Trailing edge 3a, 3b Outflow hole 4a, 4b Front edge 5a, 5b Backside 6a, 6b Outflow hole 7 Flow path 8 Dimensional flow 9 Outer ring wall 10 Inner ring wall 11 Flow path vortex 12 Turbine nozzle 13 Turbine rotor blade 14 Turbine stage 15 Outer ring 16 Inner ring 17 Rotor disk 18 Casing 19 Heat insulation segment
Claims (8)
合せてタービン段落を構成し、タービン段落をガスター
ビン駆動ガスの流れに沿って複数段に配置したガスター
ビンにおいて、上記タービン動翼のアスペクト比が1.
5以下のとき、上記タービンノズルに設けられ、翼内冷
却後の冷却媒体を翼外に吹き出させる流出孔を、上記タ
ービンノズルの翼高100%にした場合における翼高位
置0〜25%および75〜100%の範囲内に穿設した
ことを特徴とするガスタービン。In a gas turbine in which a turbine stage is formed by combining a turbine nozzle and a turbine blade, and the turbine stage is arranged in a plurality of stages along the flow of a gas turbine driving gas, the aspect ratio of the turbine blade is reduced. 1.
5 or less, the outlet holes provided in the turbine nozzle for blowing the cooling medium after cooling in the blade to the outside of the blade are located at blade height positions 0 to 25% and 75 when the blade height of the turbine nozzle is 100%. A gas turbine characterized by being drilled in the range of 100% to 100%.
合せてタービン段落を構成し、タービン段落をガスター
ビン駆動ガスの流れに沿って複数段に配置したガスター
ビンにおいて、上記タービン動翼のアスペクト比が1.
5以下のとき、上記タービンノズルに設けられ、翼内冷
却後の冷却媒体を翼外に吹き出させる流出孔のうち、上
記タービンノズルの翼高100%にした場合における翼
高位置0〜25%および75〜100%の範囲内の流出
孔の開口面積を大きくし、翼高位置25〜75%の範囲
内の流出孔の開口面積を小さくしたことを特徴とするガ
スタービン。2. A gas turbine in which a turbine stage is formed by combining a turbine nozzle and a turbine blade, and the turbine stage is arranged in a plurality of stages along the flow of a gas turbine driving gas. 1.
5 or less, among the outlet holes provided in the turbine nozzle for blowing out the cooling medium after cooling inside the blade to the outside of the blade, the blade height positions 0 to 25% when the blade height of the turbine nozzle is 100%, and A gas turbine wherein the opening area of the outflow hole in the range of 75 to 100% is increased, and the opening area of the outflow hole in the range of the blade height position of 25 to 75% is reduced.
合わせてタービン段落を構成し、タービン段落をガスタ
ービン駆動ガスの流れに沿って複数段に配置したガスタ
ービンにおいて、上記タービン動翼のアスペクト比が
1.2以上のとき、上記タービンノズルに設けられ、翼
内冷却後の冷却媒体を翼外に吹き出させる流出孔を、上
記タービンノズルの翼高100%にした場合における翼
高位置25〜75%の範囲内に穿設したことを特徴とす
るガスタービン。3. A gas turbine in which a turbine stage is formed by combining a turbine nozzle and a turbine rotor blade, and the turbine rotor blades are arranged in a plurality of stages along the flow of a gas turbine driving gas. In the case of 1.2 or more, the outlet hole provided in the turbine nozzle for blowing out the cooling medium after cooling inside the blade to the outside of the blade is located at a blade height position of 25 to 75% when the blade height of the turbine nozzle is 100%. A gas turbine characterized by being drilled in the range of.
合わせてタービン段落を構成し、タービン段落をガスタ
ービン駆動ガスの流れに沿って複数段に配置したガスタ
ービンにおいて、上記タービン動翼のアスペクト比が
1.2以上のとき、上記タービンノズルに設けられ、翼
内冷却後の冷却媒体を翼外に吹き出させる流出孔のう
ち、上記タービンノズルの翼高100%にした場合にお
ける翼高位置0〜25%および75〜100%の範囲内
の流出孔の開口面積を小さくしたことを特徴とするガス
タービン。4. A gas turbine in which a turbine stage is formed by combining a turbine nozzle and a turbine rotor blade, and the turbine rotor blade is arranged in a plurality of stages along the flow of a gas turbine driving gas. 1.2 or more, among the outlet holes provided in the turbine nozzle and blowing out the cooling medium after cooling inside the blade to the outside of the blade, blade height positions 0 to 25 when the blade height of the turbine nozzle is 100%. % And the opening area of the outflow hole in the range of 75 to 100% is reduced.
わせてタービン段落を構成し、タービン段落をガスター
ビン駆動ガスの流れに沿って複数段に配置したガスター
ビンにおいて、上記タービン動翼のアスペクト比が1.
5以下のとき、上記タービンノズルに設けられ、翼内冷
却後の冷却媒体を翼外に吹き出させる流出孔を、上記タ
ービンノズルの翼高100%にした場合における翼高位
置0〜25%および75〜100%の範囲内に穿設する
とともに、上記タービン動翼のうち、一方のタービン動
翼と隣のタービン動翼とのスロートとピッチとのスロー
ト比から求められる幾何学的流出角の最大値を翼高位置
30〜65%の範囲内に設定したことを特徴とするガス
タービン。5. A gas turbine in which a turbine stage is formed by combining a turbine nozzle and a turbine blade, and the turbine stage is arranged in a plurality of stages along the flow of a gas turbine driving gas. Is 1.
5 or less, the outlet holes provided in the turbine nozzle for blowing the cooling medium after cooling in the blade to the outside of the blade are located at blade height positions 0 to 25% and 75 when the blade height of the turbine nozzle is 100%. And a maximum value of a geometric outflow angle obtained from a throat ratio between a throat and a pitch of one of the turbine moving blades and an adjacent turbine moving blade. The gas turbine is characterized in that the height is set within a range of a blade height position of 30 to 65%.
合せてタービン段落を構成し、タービン段落をガスター
ビン駆動ガスの流れに沿って複数段に配置したガスター
ビンにおいて、上記タービン動翼のアスペクト比が1.
5以下のとき、上記タービンノズルに設けられ、翼内冷
却後の冷却媒体を翼外に吹き出させる流出孔のうち、上
記タービンノズルの翼高100%にした場合における翼
高位置0〜25%および75〜100%の範囲内の流出
孔の開口面積を大きくし、翼高位置25〜75%の範囲
内の流出孔の開口面積を小さくするとともに、上記ター
ビン動翼のうち一方のタービン動翼と隣のタービン動翼
とのスロートとピッチとのスロート比から求められる幾
何学的流出角の最大値を翼高位置30〜65%の範囲内
に設定したことを特徴とするガスタービン。6. In a gas turbine in which a turbine stage is formed by combining a turbine nozzle and a turbine blade, and the turbine stage is arranged in a plurality of stages along the flow of a gas turbine driving gas, the aspect ratio of the turbine blade is reduced. 1.
5 or less, among the outlet holes provided in the turbine nozzle and blowing out the cooling medium after cooling in the blade to the outside of the blade, the blade height positions 0 to 25% when the blade height of the turbine nozzle is 100%, and The opening area of the outflow hole in the range of 75 to 100% is increased, the opening area of the outflow hole in the range of the blade height position of 25 to 75% is reduced, and one of the turbine blades is connected to the turbine blade. A gas turbine wherein a maximum value of a geometric outflow angle obtained from a throat ratio between a throat and a pitch with an adjacent turbine rotor blade is set within a range of a blade height position of 30 to 65%.
合せてタービン段落を構成し、タービン段落をガスター
ビン駆動ガスの流れに沿って複数段に配置したガスター
ビンにおいて、上記タービン動翼のアスペクト比が1.
2以上のとき、上記タービンノズルに設けられ、翼内冷
却後の冷却媒体を翼外に吹き出させる流出孔を、上記タ
ービンノズルの翼高100%にした場合における翼高位
置25〜75%の範囲内に穿設するとともに、上記ター
ビン動翼のうち一方のタービン動翼と隣のタービン動翼
とのスロートとピッチとのスロート比から求められる幾
何学的流出角の最小値を翼高位置30〜65%の範囲内
に設定したことを特徴とするガスタービン。7. A gas turbine in which a turbine stage is formed by combining a turbine nozzle and a turbine rotor blade, and the turbine rotor blade is arranged in a plurality of stages along the flow of a gas turbine driving gas. 1.
In the case of 2 or more, the outlet hole provided in the turbine nozzle and for blowing the cooling medium after cooling the inside of the blade to the outside of the blade has a blade height position of 25 to 75% when the blade height of the turbine nozzle is 100%. And the minimum value of the geometrical outflow angle determined from the throat ratio between the throat and the pitch of one of the turbine blades and the next turbine blade is set in the blade height position 30 to A gas turbine characterized by being set within a range of 65%.
合せてタービン段落を構成し、タービン段落をガスター
ビン駆動ガスの流れに沿って複数段に配置したガスター
ビンにおいて、上記タービン動翼のアスペクト比が1.
2以上のとき、上記タービンノズルに設けられ、翼内冷
却後の冷却媒体を翼外に吹き出させる流出孔のうち、上
記タービンノズルの翼高100%にした場合における翼
高位置25〜75%の範囲内の流出孔の開口面積を大き
くし、翼高位置0〜25%および75〜100%の範囲
内の流出孔の開口面積を小さくするとともに、上記ター
ビン動翼のうち一方のタービン動翼と隣のタービン動翼
とのスロートとピッチとのスロート比から求められる幾
何学的流出角の最小値を翼高位置30〜65%の範囲内
に設定したことを特徴とするガスタービン。8. A gas turbine in which a turbine stage is formed by combining a turbine nozzle and a turbine blade, and the turbine stage is arranged in a plurality of stages along the flow of a gas turbine driving gas. 1.
In the case of 2 or more, of the outlet holes provided in the turbine nozzle and for blowing the cooling medium after cooling inside the blade to the outside of the blade, the blade height position of 25 to 75% when the blade height of the turbine nozzle is 100%. The opening area of the outflow hole in the range is increased, and the opening area of the outflow hole in the range of the blade height positions 0 to 25% and 75 to 100% is reduced. A gas turbine wherein a minimum value of a geometric outflow angle obtained from a throat ratio between a throat and a pitch with an adjacent turbine blade is set within a range of a blade height position of 30 to 65%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10352869A JP2000179302A (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10352869A JP2000179302A (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Gas turbine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000179302A true JP2000179302A (en) | 2000-06-27 |
Family
ID=18427010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10352869A Pending JP2000179302A (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Gas turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000179302A (en) |
-
1998
- 1998-12-11 JP JP10352869A patent/JP2000179302A/en active Pending
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