JPH1122489A - タービン冷却翼 - Google Patents
タービン冷却翼Info
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- JPH1122489A JPH1122489A JP18012797A JP18012797A JPH1122489A JP H1122489 A JPH1122489 A JP H1122489A JP 18012797 A JP18012797 A JP 18012797A JP 18012797 A JP18012797 A JP 18012797A JP H1122489 A JPH1122489 A JP H1122489A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】冷却媒体により翼内を効果的に冷却させるター
ビン冷却翼を提供する。 【解決手段】本発明に係るタービン冷却翼は、翼通路２
３を流れる冷却媒体ＣＦの横断方向に伝熱促進リブ２４
を設け、この伝熱促進リブ２４の両側壁２２ａ，２２ｂ
のうちの少なくとも一方の間に隙間２６を形成したもの
である。
ビン冷却翼を提供する。 【解決手段】本発明に係るタービン冷却翼は、翼通路２
３を流れる冷却媒体ＣＦの横断方向に伝熱促進リブ２４
を設け、この伝熱促進リブ２４の両側壁２２ａ，２２ｂ
のうちの少なくとも一方の間に隙間２６を形成したもの
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービン冷却翼に
係り、特に翼内を流れる冷却媒体の冷却能力の向上を図
ったタービン冷却翼に関する。
係り、特に翼内を流れる冷却媒体の冷却能力の向上を図
ったタービン冷却翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば発電プラントに適用されるガスタ
ービンプラントは、図８に示すように、ガスタービン１
と軸直結した空気圧縮機２の駆動力により空気を高圧化
し、その高圧空気をガスタービン燃焼器３に供給し、ガ
スタービン燃焼器３の内筒４で燃料を燃焼させ、その燃
焼による高温の燃焼ガスをトランジションピース５およ
びガスタービン１のタービン静翼６を経てタービン動翼
７に案内し、このタービン動翼７を回転駆動させてガス
タービン１に膨張仕事をさせる構成になっている。
ービンプラントは、図８に示すように、ガスタービン１
と軸直結した空気圧縮機２の駆動力により空気を高圧化
し、その高圧空気をガスタービン燃焼器３に供給し、ガ
スタービン燃焼器３の内筒４で燃料を燃焼させ、その燃
焼による高温の燃焼ガスをトランジションピース５およ
びガスタービン１のタービン静翼６を経てタービン動翼
７に案内し、このタービン動翼７を回転駆動させてガス
タービン１に膨張仕事をさせる構成になっている。
【０００３】ガスタービンプラントの熱効率を向上させ
るには、ガスタービン燃焼器３からガスタービン１に供
給される入口燃焼ガス温度を高温にすると良いことが知
られており、そのために、ガスタービン１の入口燃焼ガ
ス温度の上昇が図られている。ガスタービン１の入口燃
焼ガス温度の上昇に伴い、ガスタービン燃焼器３、ター
ビン静翼６、タービン動翼７等のガスタービン構成部品
は高温燃焼ガスに耐えることのできるタービン材の必要
性が高まり、耐熱性超合金材が現在適用されている。
るには、ガスタービン燃焼器３からガスタービン１に供
給される入口燃焼ガス温度を高温にすると良いことが知
られており、そのために、ガスタービン１の入口燃焼ガ
ス温度の上昇が図られている。ガスタービン１の入口燃
焼ガス温度の上昇に伴い、ガスタービン燃焼器３、ター
ビン静翼６、タービン動翼７等のガスタービン構成部品
は高温燃焼ガスに耐えることのできるタービン材の必要
性が高まり、耐熱性超合金材が現在適用されている。
【０００４】現在、ガスタービン１の高温材として適用
されている耐熱性超合金材の限界温度は、８００℃〜９
００℃になっているのに対し、ガスタービン１の入口燃
焼ガス温度は１３００℃以上に達しており、耐熱性超合
金材料の限界温度を遥かに超えている。したがって、ガ
スタービン１のタービン静翼６やタービン動翼７を限界
温度内に維持し、ガスタービン１の信頼性を確保するに
は、タービン静翼６やタービン動翼７の内部を冷却構造
にする、いわゆるタービン冷却翼の適用が必須となって
いる。
されている耐熱性超合金材の限界温度は、８００℃〜９
００℃になっているのに対し、ガスタービン１の入口燃
焼ガス温度は１３００℃以上に達しており、耐熱性超合
金材料の限界温度を遥かに超えている。したがって、ガ
スタービン１のタービン静翼６やタービン動翼７を限界
温度内に維持し、ガスタービン１の信頼性を確保するに
は、タービン静翼６やタービン動翼７の内部を冷却構造
にする、いわゆるタービン冷却翼の適用が必須となって
いる。
【０００５】一般に、タービン静翼６やタービン動翼７
の内部を、冷却構造にするタービン冷却翼は、空気圧縮
機２途中段落または吐出側の高圧空気の一部を抽出し、
冷却空気としてガスタービン燃焼器３をバイパスさせ、
温度の低い状態で冷却することが多い。ガスタービン燃
焼器３からガスタービン１に供給する入口燃焼ガス温度
が高くなればなるほど冷却空気が必要となる。このた
め、冷却空気は、ガスタービン燃焼器３をバイパスさせ
ている関係上、タービン冷却翼を冷却後、ガスタービン
駆動ガスＧ（主流）に混合させるまでガスタービン出力
に全く寄与していない。
の内部を、冷却構造にするタービン冷却翼は、空気圧縮
機２途中段落または吐出側の高圧空気の一部を抽出し、
冷却空気としてガスタービン燃焼器３をバイパスさせ、
温度の低い状態で冷却することが多い。ガスタービン燃
焼器３からガスタービン１に供給する入口燃焼ガス温度
が高くなればなるほど冷却空気が必要となる。このた
め、冷却空気は、ガスタービン燃焼器３をバイパスさせ
ている関係上、タービン冷却翼を冷却後、ガスタービン
駆動ガスＧ（主流）に混合させるまでガスタービン出力
に全く寄与していない。
【０００６】したがって、冷却空気のタービン冷却翼へ
の供給量が多いほど、ガスタービン燃焼器３への供給量
がその分だけ減少し、ガスタービンプラントの熱効率は
低下し、ひっかく入口燃焼ガス温度の上昇で得られた、
より高いプラント熱効率が冷却空気の増加で相殺する。
の供給量が多いほど、ガスタービン燃焼器３への供給量
がその分だけ減少し、ガスタービンプラントの熱効率は
低下し、ひっかく入口燃焼ガス温度の上昇で得られた、
より高いプラント熱効率が冷却空気の増加で相殺する。
【０００７】このように、ガスタービンプラントの熱効
率を向上させるには、できるだけ少ない冷却空気で効果
的なタービン冷却翼を冷却することが重要になってい
る。
率を向上させるには、できるだけ少ない冷却空気で効果
的なタービン冷却翼を冷却することが重要になってい
る。
【０００８】現在、入口燃焼ガス温度１３００℃以上に
適用されるタービン冷却翼としてのタービン動翼７は、
図９に示すように、翼有効部８、翼植込み部９、シャン
ク部１０、プラットホーム１１（翼台）とを備えた構成
になっている。冷却空気ＡＲは、翼植込み部９内を仕切
１２に区画された供給通路１３ａ，１３ｂ，１３ｃから
供給されている。各供給通路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
は、翼有効部８の方向に向って絞り通路１４ａ，１４
ｂ，１４ｃを形成して冷却空気ＡＲの流速を高めるとと
もに、伝熱促進リブ２０を設けて流れの乱れを促進さ
せ、対流冷却を効果的に発揮させることにより冷却能力
を高めている。
適用されるタービン冷却翼としてのタービン動翼７は、
図９に示すように、翼有効部８、翼植込み部９、シャン
ク部１０、プラットホーム１１（翼台）とを備えた構成
になっている。冷却空気ＡＲは、翼植込み部９内を仕切
１２に区画された供給通路１３ａ，１３ｂ，１３ｃから
供給されている。各供給通路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
は、翼有効部８の方向に向って絞り通路１４ａ，１４
ｂ，１４ｃを形成して冷却空気ＡＲの流速を高めるとと
もに、伝熱促進リブ２０を設けて流れの乱れを促進さ
せ、対流冷却を効果的に発揮させることにより冷却能力
を高めている。
【０００９】タービン動翼７の前縁１５側の絞り通路１
４ａに流入した冷却空気ＡＲは、翼有効部８の内径側か
ら外径側の方向に向って流れながら、対流冷却を行いつ
つ吹き出し孔１６からタービン駆動ガスＧ側に吹き出
し、前縁１５にフィルム膜をつくってタービン駆動ガス
Ｇからタービン動翼７の保護を図っている。また、ター
ビン動翼７の中間部に位置する絞り通路１４ｂに流入し
た冷却空気ＡＲは、翼有効部８の内径側から外径側に流
れた後、反転して再び内径側にリターンする、いわゆる
サーペインタイン状に流れる間に対流冷却を行い、吹き
出し口１７からタービン駆動ガスＧ側に吹き出してい
る。タービン動翼７の後縁１８側の絞り通路１４ｃに流
入した冷却空気ＡＲも、翼有効部８の内径側から外径側
の方向に向って流れながら、対流冷却を行いつつ吹き出
し孔１９からタービン駆動ガスＧ側に吹き出している。
４ａに流入した冷却空気ＡＲは、翼有効部８の内径側か
ら外径側の方向に向って流れながら、対流冷却を行いつ
つ吹き出し孔１６からタービン駆動ガスＧ側に吹き出
し、前縁１５にフィルム膜をつくってタービン駆動ガス
Ｇからタービン動翼７の保護を図っている。また、ター
ビン動翼７の中間部に位置する絞り通路１４ｂに流入し
た冷却空気ＡＲは、翼有効部８の内径側から外径側に流
れた後、反転して再び内径側にリターンする、いわゆる
サーペインタイン状に流れる間に対流冷却を行い、吹き
出し口１７からタービン駆動ガスＧ側に吹き出してい
る。タービン動翼７の後縁１８側の絞り通路１４ｃに流
入した冷却空気ＡＲも、翼有効部８の内径側から外径側
の方向に向って流れながら、対流冷却を行いつつ吹き出
し孔１９からタービン駆動ガスＧ側に吹き出している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】最近のガスタービンプ
ラントでは、今以上の入口燃焼ガスの高温化を求めて開
発が行われており、これに伴って限られた冷却空気でタ
ービン動翼７を効果的に冷却させるには、その翼内の冷
却性能を再度見直す必要がある。その一つに、冷却空気
に乱流を与えて熱伝達係数を高める伝熱促進リブ２０が
ある。この伝熱促進リブ２０は、図９に示すように、翼
有効部８の各絞り通路１４ａ，１４ｂ，１４ｃの内径側
から外径側に向う冷却空気ＡＲの流れに対し、横断的に
設置し、その流れに積極的に乱れを与えて冷却能力を高
めようとしているが、冷却空気ＡＲの流れを子細に観察
してみると、特異な流れが発生している。すなわち、伝
熱促進リブ２０は、その後流側の隣りの伝熱促進リブ２
０ｂとの関係において、一方の伝熱促進リブ２０ａを飛
び超えて流れてきた冷却空気が隣りの伝熱促進リブ２０
ｂの中間部分の壁面に再び付着する際に熱伝達係数を高
めて冷却能力をより一層発揮させるのに対し、一方の伝
熱促進リブ２０ａの後流側端縁周辺およびその横断方向
の壁面との端縁周辺で循環流れが発生し、冷却空気の流
れを悪くしており、循環流れの影響を受けて冷却空気の
熱伝達係数を低くしている。
ラントでは、今以上の入口燃焼ガスの高温化を求めて開
発が行われており、これに伴って限られた冷却空気でタ
ービン動翼７を効果的に冷却させるには、その翼内の冷
却性能を再度見直す必要がある。その一つに、冷却空気
に乱流を与えて熱伝達係数を高める伝熱促進リブ２０が
ある。この伝熱促進リブ２０は、図９に示すように、翼
有効部８の各絞り通路１４ａ，１４ｂ，１４ｃの内径側
から外径側に向う冷却空気ＡＲの流れに対し、横断的に
設置し、その流れに積極的に乱れを与えて冷却能力を高
めようとしているが、冷却空気ＡＲの流れを子細に観察
してみると、特異な流れが発生している。すなわち、伝
熱促進リブ２０は、その後流側の隣りの伝熱促進リブ２
０ｂとの関係において、一方の伝熱促進リブ２０ａを飛
び超えて流れてきた冷却空気が隣りの伝熱促進リブ２０
ｂの中間部分の壁面に再び付着する際に熱伝達係数を高
めて冷却能力をより一層発揮させるのに対し、一方の伝
熱促進リブ２０ａの後流側端縁周辺およびその横断方向
の壁面との端縁周辺で循環流れが発生し、冷却空気の流
れを悪くしており、循環流れの影響を受けて冷却空気の
熱伝達係数を低くしている。
【００１１】このように、タービン動翼７内では、伝熱
促進リブ２０の冷却空気ＡＲの流れに対し、乱流促進効
果を高め、一見、翼内全域の均一な冷却化が図られてい
るのように見えていても、実は場所毎に冷却化のレベル
が異なり、メタル（翼壁面）温度にアンバランスが出て
いた。このアンバランスは、メタルの均一な冷却化を図
る上で過量な冷却空気の供給を強いることになり、また
場所毎の熱応力の相違からもたらす熱応力差を招き、材
力強度の低下を引き起す要因になっていた。
促進リブ２０の冷却空気ＡＲの流れに対し、乱流促進効
果を高め、一見、翼内全域の均一な冷却化が図られてい
るのように見えていても、実は場所毎に冷却化のレベル
が異なり、メタル（翼壁面）温度にアンバランスが出て
いた。このアンバランスは、メタルの均一な冷却化を図
る上で過量な冷却空気の供給を強いることになり、また
場所毎の熱応力の相違からもたらす熱応力差を招き、材
力強度の低下を引き起す要因になっていた。
【００１２】本発明は、このような技術的背景に基づい
てなされたもので、冷却媒体にメタル温度を均一化させ
る効果的な冷却を行わせるとともに、限られた冷却媒体
の消費をより一層少なくしてプラント熱効率の向上を図
ったタービン冷却翼を提供することを目的とする。
てなされたもので、冷却媒体にメタル温度を均一化させ
る効果的な冷却を行わせるとともに、限られた冷却媒体
の消費をより一層少なくしてプラント熱効率の向上を図
ったタービン冷却翼を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係るタービン冷
却翼は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載
したように、翼内に翼通路を形成したタービン冷却翼に
おいて、翼通路を流れる冷却媒体の横断方向に伝熱促進
リブを設け、この伝熱促進リブの両側壁のうちの少なく
とも一方の間に隙間を形成したものである。
却翼は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載
したように、翼内に翼通路を形成したタービン冷却翼に
おいて、翼通路を流れる冷却媒体の横断方向に伝熱促進
リブを設け、この伝熱促進リブの両側壁のうちの少なく
とも一方の間に隙間を形成したものである。
【００１４】本発明に係るタービン冷却翼は、上述の目
的を達成するために、請求項２に記載したように、隙間
は、側壁との間の幅をｔとし、翼通路の幅をＬとすると
き、その隙間幅比ｔ／Ｌを、
的を達成するために、請求項２に記載したように、隙間
は、側壁との間の幅をｔとし、翼通路の幅をＬとすると
き、その隙間幅比ｔ／Ｌを、
【数３】ｔ／Ｌ＝０．０５〜０．２ の範囲に設定したものである。
【００１５】本発明に係るタービン冷却翼は、上述の目
的を達成するために、請求項３に記載したように、伝熱
促進リブは、山形状に形成したものである。
的を達成するために、請求項３に記載したように、伝熱
促進リブは、山形状に形成したものである。
【００１６】本発明に係るタービン冷却翼は、上述の目
的を達成するために、請求項４に記載したように、山形
状の伝熱促進リブは、冷却媒体の上流側および下流側の
いずれか一方の流れの向きに設置したものである。
的を達成するために、請求項４に記載したように、山形
状の伝熱促進リブは、冷却媒体の上流側および下流側の
いずれか一方の流れの向きに設置したものである。
【００１７】本発明に係るタービン冷却翼は、上述の目
的を達成するために、請求項５に記載したように、伝熱
促進リブは、分割片に形成したものである。
的を達成するために、請求項５に記載したように、伝熱
促進リブは、分割片に形成したものである。
【００１８】本発明に係るタービン冷却翼は、上述の目
的を達成するために、請求項６に記載したように、分割
片に形成した伝熱促進リブは、翼通路の軸線に対する傾
き角度をαとするとき、
的を達成するために、請求項６に記載したように、分割
片に形成した伝熱促進リブは、翼通路の軸線に対する傾
き角度をαとするとき、
【数４】α＝３０°〜９０° の範囲で翼壁に固設したものである。
【００１９】本発明に係るタービン冷却翼は、上述の目
的を達成するために、請求項７に記載したように、分割
片に形成した伝熱促進リブは、両側壁のうちの少なくと
も一方の間に隙間を形成するとともに、上記分割片の中
間部分との間にも隙間を形成したものである。
的を達成するために、請求項７に記載したように、分割
片に形成した伝熱促進リブは、両側壁のうちの少なくと
も一方の間に隙間を形成するとともに、上記分割片の中
間部分との間にも隙間を形成したものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るタービン冷却
翼の実施形態を図面を参照して説明する。
翼の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２１】図１は、本発明に係るタービン冷却翼の実
施形態を示す一部切欠概略斜視図である。なお、図１
は、既に図８で示した翼有効部８内の各絞り通路１４
ａ，１４ｂ，１４ｃのうちの一つに対応させている。
施形態を示す一部切欠概略斜視図である。なお、図１
は、既に図８で示した翼有効部８内の各絞り通路１４
ａ，１４ｂ，１４ｃのうちの一つに対応させている。
【００２２】本実施形態に係るタービン冷却翼２１は、
例えば腹側としての翼壁２１ａ、例えば背側としての翼
壁２１ｂ、例えば仕切または前縁としての側壁２２ａ、
例えば仕切または後縁としての側壁２２ｂでボックス状
に形成された翼通路２３を、その内径側（翼植込み部
側）から外径側（翼頂部側）に向って流れる冷却媒体Ｃ
Ｆ、例えば空気に対し、横断方向に伝熱促進リブ２４を
備えた構成になっている。
例えば腹側としての翼壁２１ａ、例えば背側としての翼
壁２１ｂ、例えば仕切または前縁としての側壁２２ａ、
例えば仕切または後縁としての側壁２２ｂでボックス状
に形成された翼通路２３を、その内径側（翼植込み部
側）から外径側（翼頂部側）に向って流れる冷却媒体Ｃ
Ｆ、例えば空気に対し、横断方向に伝熱促進リブ２４を
備えた構成になっている。
【００２３】この伝熱促進リブ２４は、翼壁２１ａ，２
１ｂに固設し、その端縁２５ａ，２５ｂと側壁２２ａ，
２２ｂのうちの少なくとも一方との間に隙間２６を形成
するようになっている。この隙間２６は、その幅をｔと
し、翼通路２３の幅をＬとするとき、ｔ＝（０．０５〜
０．２）×Ｌの範囲に設定される。
１ｂに固設し、その端縁２５ａ，２５ｂと側壁２２ａ，
２２ｂのうちの少なくとも一方との間に隙間２６を形成
するようになっている。この隙間２６は、その幅をｔと
し、翼通路２３の幅をＬとするとき、ｔ＝（０．０５〜
０．２）×Ｌの範囲に設定される。
【００２４】このように、伝熱促進リブ２４の両端縁２
５ａ，２５ｂを、側壁２２ａ，２２ｂのうちの少なくと
も一方との間に隙間２６を形成すると、冷却媒体ＣＦ
は、今迄、伝熱促進リブ２４を飛び超えていた流線Ｆ1
のほかに隙間２６を通る流線Ｆ2 を発生させる。この流
線Ｆ2 は、図２に示すように、今迄、伝熱促進リブ２４
の入口端縁Ｅ1 側の流線Ｆ1 の衝突により生成されてい
た入口側循環流Ｃ1 の一部を引き寄せ、その渦度を低く
する。さらに、この流線Ｆ2 は、流線Ｆ1 の上流側に較
べて相対的に圧力レベルが低くなっている出口端縁Ｅ2
で、流線Ｆ1 が伝熱促進リブ２４を飛び超える際、エネ
ルギの消耗により生成された出口側循環流Ｃ2 の渦度を
低くするとともにその一部を引き寄せて上昇流線Ｆ3 と
なって一方の伝熱促進リブ２４ａと隣りの伝熱促進リブ
２４ｂとの中間部分の翼壁２１ａ，２１ｂに再び付着す
る流線Ｆ1 と混合させる。
５ａ，２５ｂを、側壁２２ａ，２２ｂのうちの少なくと
も一方との間に隙間２６を形成すると、冷却媒体ＣＦ
は、今迄、伝熱促進リブ２４を飛び超えていた流線Ｆ1
のほかに隙間２６を通る流線Ｆ2 を発生させる。この流
線Ｆ2 は、図２に示すように、今迄、伝熱促進リブ２４
の入口端縁Ｅ1 側の流線Ｆ1 の衝突により生成されてい
た入口側循環流Ｃ1 の一部を引き寄せ、その渦度を低く
する。さらに、この流線Ｆ2 は、流線Ｆ1 の上流側に較
べて相対的に圧力レベルが低くなっている出口端縁Ｅ2
で、流線Ｆ1 が伝熱促進リブ２４を飛び超える際、エネ
ルギの消耗により生成された出口側循環流Ｃ2 の渦度を
低くするとともにその一部を引き寄せて上昇流線Ｆ3 と
なって一方の伝熱促進リブ２４ａと隣りの伝熱促進リブ
２４ｂとの中間部分の翼壁２１ａ，２１ｂに再び付着す
る流線Ｆ1 と混合させる。
【００２５】このように、本実施形態では、伝熱促進リ
ブ２４の両縁端のうち、少なくとも一方に隙間２６を形
成し、隙間２６を通る流線Ｆ2 により入口側循環流Ｃ1
および出口側循環流Ｃ2 の渦度を低くさせるとともに、
出口側循環流Ｃ2 の一部を上昇流線Ｆ3 として流線Ｆ1
に混合させたので、流線Ｆ1 の流れを円滑にさせ、これ
に伴って冷却媒体ＣＦの熱伝達係数を従来よりも大幅に
向上させることができる。
ブ２４の両縁端のうち、少なくとも一方に隙間２６を形
成し、隙間２６を通る流線Ｆ2 により入口側循環流Ｃ1
および出口側循環流Ｃ2 の渦度を低くさせるとともに、
出口側循環流Ｃ2 の一部を上昇流線Ｆ3 として流線Ｆ1
に混合させたので、流線Ｆ1 の流れを円滑にさせ、これ
に伴って冷却媒体ＣＦの熱伝達係数を従来よりも大幅に
向上させることができる。
【００２６】したがって、本実施形態によれば、冷却媒
体ＣＦの熱伝達係数を従来よりも大幅に向上させたの
で、翼内のメタル温度を均一化させることができ、入口
燃焼ガス温度の高温化に充分に対処することができる。
体ＣＦの熱伝達係数を従来よりも大幅に向上させたの
で、翼内のメタル温度を均一化させることができ、入口
燃焼ガス温度の高温化に充分に対処することができる。
【００２７】図３は、伝熱促進リブ２４の両端縁２５
ａ，２５ｂを、側壁２２ａ，２２ｂのうち、少なくとも
一方との間に隙間２６を形成した場合の平均熱伝達係数
と、隙間がない場合の平均熱伝達係数とを対比させたグ
ラフである。隙間がない場合、平均熱伝達係数を１．０
の基準に置いたとき、このグラフでは、隙間２６の翼通
路２３の幅に対する幅比（ｔ／Ｌ）をｔ／Ｌ＝０．０５
〜０．２の範囲にするとき、最も好まくしい適用範囲で
あることを示している。
ａ，２５ｂを、側壁２２ａ，２２ｂのうち、少なくとも
一方との間に隙間２６を形成した場合の平均熱伝達係数
と、隙間がない場合の平均熱伝達係数とを対比させたグ
ラフである。隙間がない場合、平均熱伝達係数を１．０
の基準に置いたとき、このグラフでは、隙間２６の翼通
路２３の幅に対する幅比（ｔ／Ｌ）をｔ／Ｌ＝０．０５
〜０．２の範囲にするとき、最も好まくしい適用範囲で
あることを示している。
【００２８】図４は、本発明に係るタービン冷却翼の第
２実施形態を示す概略斜視図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一または対応する部分には同一符号を
付す。
２実施形態を示す概略斜視図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一または対応する部分には同一符号を
付す。
【００２９】本実施形態は、伝熱促進リブ２４を、冷却
媒体ＣＦの上流側および後流側のいずれか一方に向って
山形状に形成するとともに、その両端縁２５ａ，２５ｂ
を、側壁２２ａ，２２ｂのうち、少なくとも一方との間
に隙間２６を形成する一方、隙間２６の幅ｔの翼通路２
３の幅Ｌに対する幅比（ｔ／Ｌ）を、ｔ／Ｌ＝０．０５
〜０．２の範囲に設定したものである。
媒体ＣＦの上流側および後流側のいずれか一方に向って
山形状に形成するとともに、その両端縁２５ａ，２５ｂ
を、側壁２２ａ，２２ｂのうち、少なくとも一方との間
に隙間２６を形成する一方、隙間２６の幅ｔの翼通路２
３の幅Ｌに対する幅比（ｔ／Ｌ）を、ｔ／Ｌ＝０．０５
〜０．２の範囲に設定したものである。
【００３０】本実施形態では、伝熱促進リブ２４を山形
状に形成したので、冷却媒体ＣＦとの衝突面積が増加す
る。
状に形成したので、冷却媒体ＣＦとの衝突面積が増加す
る。
【００３１】したがって、本実施形態によれば、冷却媒
体ＣＦの衝突面積を増加させているので、冷却媒体ＣＦ
の乱れが従来よりも多くなり、冷却媒体ＣＦの熱伝達係
数を従来より向上させることができる。
体ＣＦの衝突面積を増加させているので、冷却媒体ＣＦ
の乱れが従来よりも多くなり、冷却媒体ＣＦの熱伝達係
数を従来より向上させることができる。
【００３２】図５は、本発明に係るタービン冷却翼の第
３実施形態を示す概略斜視図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一または対応する部分には同一符号を
付す。
３実施形態を示す概略斜視図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一または対応する部分には同一符号を
付す。
【００３３】本実施形態は、伝熱促進リブ２４を、分割
片２４ｃ，２４ｄにし、各分割片２４ｃ，２４ｄを冷却
媒体ＣＦの上流側および下流側のいずれかに向い、かつ
翼通路２３の軸線Ｐに対し、角度αの傾きをもたせて翼
壁２１ａ，２１ｂに固設したものである。
片２４ｃ，２４ｄにし、各分割片２４ｃ，２４ｄを冷却
媒体ＣＦの上流側および下流側のいずれかに向い、かつ
翼通路２３の軸線Ｐに対し、角度αの傾きをもたせて翼
壁２１ａ，２１ｂに固設したものである。
【００３４】また、本実施形態は、第１実施形態と同様
に、各分割片２４ｃ，２４ｄを、側壁２２ａ，２２ｂの
うち、少なくとも一方との間に隙間２６を形成する一
方、隙間２６の幅ｔの翼通路２３の幅Ｌに対する幅比
（ｔ／Ｌ）を、ｔ／Ｌ＝０．０５〜０．２の範囲に設定
したものである。
に、各分割片２４ｃ，２４ｄを、側壁２２ａ，２２ｂの
うち、少なくとも一方との間に隙間２６を形成する一
方、隙間２６の幅ｔの翼通路２３の幅Ｌに対する幅比
（ｔ／Ｌ）を、ｔ／Ｌ＝０．０５〜０．２の範囲に設定
したものである。
【００３５】さらに、本実施形態では、各分割片２４
ｃ，２４ｄの翼通路２３の軸線Ｐに対する傾き角度α
を、α＝３０°〜９０°の範囲に設定している。
ｃ，２４ｄの翼通路２３の軸線Ｐに対する傾き角度α
を、α＝３０°〜９０°の範囲に設定している。
【００３６】この傾き角度αは、図６に示すモデル試験
データによれば、その角度αがα＝３０°〜９０°の範
囲であれば、伝熱促進リブ２４がない場合に較べてヌセ
ルト数Ｎｕが全て高いことが認められている。
データによれば、その角度αがα＝３０°〜９０°の範
囲であれば、伝熱促進リブ２４がない場合に較べてヌセ
ルト数Ｎｕが全て高いことが認められている。
【００３７】したがって、本実施形態では、各分割片２
４ｃ，２４ｄの翼通路２３の軸線Ｐに対する傾き角度α
を、α＝３０°〜９０°の範囲に設定することにより、
冷却媒体ＣＦの熱伝達係数を向上させることができ、冷
却媒体ＣＦの冷却能力を充分に発揮させることができ
る。
４ｃ，２４ｄの翼通路２３の軸線Ｐに対する傾き角度α
を、α＝３０°〜９０°の範囲に設定することにより、
冷却媒体ＣＦの熱伝達係数を向上させることができ、冷
却媒体ＣＦの冷却能力を充分に発揮させることができ
る。
【００３８】図７は、本発明に係るタービン冷却翼の第
４実施形態を示す概略斜視図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一または対応する部分には同一符号を
付す。
４実施形態を示す概略斜視図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一または対応する部分には同一符号を
付す。
【００３９】本実施形態は、伝熱促進リブ２４を、分割
片２４ｃ，２４ｄとし、各分割片２４ｃ，２４ｄを、側
壁２２ａ，２２ｂのうち、少なくとも一方との間に隙間
２６を形成するとともに、各分割片２４ｃ，２４ｄの中
間部分にも隙間２６を形成したものである。
片２４ｃ，２４ｄとし、各分割片２４ｃ，２４ｄを、側
壁２２ａ，２２ｂのうち、少なくとも一方との間に隙間
２６を形成するとともに、各分割片２４ｃ，２４ｄの中
間部分にも隙間２６を形成したものである。
【００４０】各隙間２６，２６の幅ｔは、翼通路２３の
幅Ｌに対する幅比（ｔ／Ｌ）は、ｔ／Ｌ＝０．０５〜
０．２の範囲に設定している。
幅Ｌに対する幅比（ｔ／Ｌ）は、ｔ／Ｌ＝０．０５〜
０．２の範囲に設定している。
【００４１】このように、本実施形態では、各隙間２
６，２６の幅ｔの翼通路２３の幅Ｌに対する幅比（ｔ／
Ｌ）を、ｔ／Ｌ＝０．０５〜０．２の範囲に設定したの
で、第１実施形態と同様に、入口側循環流Ｃ1 および出
口側循環流Ｃ2 の渦度を低くすることができ、冷却媒体
ＣＦの流れを円滑化でき、これに伴って冷却媒体ＣＦの
熱伝達係数を従来よりも大幅に向上させることができ
る。
６，２６の幅ｔの翼通路２３の幅Ｌに対する幅比（ｔ／
Ｌ）を、ｔ／Ｌ＝０．０５〜０．２の範囲に設定したの
で、第１実施形態と同様に、入口側循環流Ｃ1 および出
口側循環流Ｃ2 の渦度を低くすることができ、冷却媒体
ＣＦの流れを円滑化でき、これに伴って冷却媒体ＣＦの
熱伝達係数を従来よりも大幅に向上させることができ
る。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明の通り、本発明に係るタービ
ン冷却翼は、翼通路を形成する翼壁に伝熱促進リブを固
設し、伝熱促進リブの端縁を、両側壁のうち、少なくと
も一方との間に隙間を形成するとともに、隙間の幅ｔの
翼通路の幅Ｌに対する幅比（ｔ／Ｌ）を、ｔ／Ｌ＝０．
０５〜０．２の範囲に設定したので、冷却媒体の熱伝達
係数を従来よりも大幅に向上させることができ、限られ
た冷却媒体でもその冷却能力を充分に発揮させることが
できる等の優れた効果を奏する。
ン冷却翼は、翼通路を形成する翼壁に伝熱促進リブを固
設し、伝熱促進リブの端縁を、両側壁のうち、少なくと
も一方との間に隙間を形成するとともに、隙間の幅ｔの
翼通路の幅Ｌに対する幅比（ｔ／Ｌ）を、ｔ／Ｌ＝０．
０５〜０．２の範囲に設定したので、冷却媒体の熱伝達
係数を従来よりも大幅に向上させることができ、限られ
た冷却媒体でもその冷却能力を充分に発揮させることが
できる等の優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係るタービン冷却翼の第１実施形態を
示す一部切欠概略斜視図。
示す一部切欠概略斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視方向から観察した冷却媒体の
流線の挙動を説明する図。
流線の挙動を説明する図。
【図３】従来のタービン冷却翼内を流れる冷却媒体平均
熱伝達係数を１．０にした場合、その基準値に対する本
発明に係るタービン冷却翼内を流れる冷却媒体の熱伝達
係数を示すグラフ。
熱伝達係数を１．０にした場合、その基準値に対する本
発明に係るタービン冷却翼内を流れる冷却媒体の熱伝達
係数を示すグラフ。
【図４】本発明に係るタービン冷却翼の第２実施形態を
示す一部切欠概略斜視図。
示す一部切欠概略斜視図。
【図５】本発明に係るタービン冷却翼の第３実施形態を
示す一部切欠概略斜視図。
示す一部切欠概略斜視図。
【図６】本発明に係るタービン冷却翼内に伝達促進リブ
を設け、伝熱促進リブを分割片にし、各分割片の翼壁に
固設する傾き角度を変化させた場合のヌセルト数を示す
グラフ。
を設け、伝熱促進リブを分割片にし、各分割片の翼壁に
固設する傾き角度を変化させた場合のヌセルト数を示す
グラフ。
【図７】本発明に係るタービン冷却翼の第４実施形態を
示す一部切欠概略斜視図。
示す一部切欠概略斜視図。
【図８】一般的なガスタービンプラントを示す一部切欠
部分断面図。
部分断面図。
【図９】従来のガスタービンに適用するタービン動翼の
縦断面図。
縦断面図。
１ ガスタービン ２ 空気圧縮機 ３ ガスタービン燃焼器 ４ 内筒 ５ トランジションピース ６ タービン静翼 ７ タービン動翼 ８ 翼有効部 ９ 翼植込み部 １０ シャンク部 １１ プラットホーム １２ 仕切 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ 供給通路 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ 絞り通路 １５ 前縁 １６ 吹き出し孔 １７ 吹き出し口 １８ 後縁 １９ 吹き出し孔 ２０ 伝熱促進リブ ２１ タービン冷却翼 ２１ａ，２１ｂ 翼壁 ２２ａ，２２ｂ 側壁 ２３ 翼通路 ２４ 伝熱促進リブ ２５ａ，２５ｂ 端縁 ２６ 隙間
Claims (7)
- 【請求項１】 翼内に翼通路を形成したタービン冷却翼
において、翼通路を流れる冷却媒体の横断方向に伝熱促
進リブを設け、この伝熱促進リブの両側壁のうちの少な
くとも一方の間に隙間を形成したことを特徴とするター
ビン冷却翼。 - 【請求項２】 隙間は、側壁との間の幅をｔとし、翼通
路の幅をＬとするとき、その隙間幅比ｔ／Ｌを、 【数１】ｔ／Ｌ＝０．０５〜０．２ の範囲に設定したことを特徴とする請求項１記載のター
ビン冷却翼。 - 【請求項３】 伝熱促進リブは、山形状に形成したこと
を特徴とする請求項１記載のタービン冷却翼。 - 【請求項４】 山形状の伝熱促進リブは、冷却媒体の上
流側および下流側のいずれか一方の流れの向きに設置し
たことを特徴とする請求項３記載のタービン冷却翼。 - 【請求項５】 伝熱促進リブは、分割片に形成したこと
を特徴とする請求項１記載のタービン冷却翼。 - 【請求項６】 分割片に形成した伝熱促進リブは、翼通
路の軸線に対する傾き角度をαとするとき、 【数２】α＝３０°〜９０° の範囲で翼壁に固設したことを特徴とする請求項５記載
のタービン冷却翼。 - 【請求項７】 分割片に形成した伝熱促進リブは、両側
壁のうちの少なくとも一方の間に隙間を形成するととも
に、上記分割片の中間部分との間にも隙間を形成したこ
とを特徴とする請求項５記載のタービン冷却翼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18012797A JPH1122489A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | タービン冷却翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18012797A JPH1122489A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | タービン冷却翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1122489A true JPH1122489A (ja) | 1999-01-26 |
Family
ID=16077899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18012797A Pending JPH1122489A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | タービン冷却翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1122489A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000291406A (ja) * | 1999-03-05 | 2000-10-17 | General Electric Co <Ge> | 多重衝突翼冷却 |
| JP2001132406A (ja) * | 1999-09-07 | 2001-05-15 | General Electric Co <Ge> | 内部冷却式動翼先端シュラウド |
| KR20020089137A (ko) * | 2001-05-21 | 2002-11-29 | 조형희 | 내부유로에 복합각도의 경사요철을 지닌 가스 터빈의 터빈블레이드 |
| JP2006312931A (ja) * | 2005-04-04 | 2006-11-16 | Hitachi Ltd | 内部に冷却通路を有する部材 |
| JP2007182777A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-07-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 冷却翼 |
| JP2008002465A (ja) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | United Technol Corp <Utc> | タービンエンジン構成部品 |
| US7355358B2 (en) | 2003-10-23 | 2008-04-08 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Configurable H-bridge circuit |
| JP2010043568A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Ihi Corp | タービン翼及びタービン翼後縁部の放熱促進部品 |
| KR20150056378A (ko) * | 2013-11-15 | 2015-05-26 | 삼성테크윈 주식회사 | 터빈 |
| JP2016503850A (ja) * | 2012-12-14 | 2016-02-08 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | サーペンタイン冷却回路及びアキシアル方向先端部冷却回路が組み込まれたタービンブレード |
-
1997
- 1997-07-04 JP JP18012797A patent/JPH1122489A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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