朱华，严彪，刘雨松，李亮*

湿空气透平冷却技术研究

朱华1,2，严彪1,2，刘雨松1,2，李亮1,2*

（1．西安交通大学叶轮机械研究所，陕西省 西安市 710049；2．陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室，陕西省 西安市 710049）

为了研究湿空气对透平叶片冷却的影响特性，构建湿空气透平冷却性能预测模型，建立了常压透平叶片冷却实验平台，开展了以湿空气为冷却工质的实验研究。在湿空气含湿量为15～80g/kg、温度为200℃的条件下，对叶片前缘冲击冷却、肋片扰流U型通道冷却和叶片尾缘柱肋冷却进行了实验研究，探究了不同雷诺数下3种冷却方式的靶面换热性能随含湿量和温度的变化规律。研究结果表明：靶面换热强度随冷气含湿量的提高而增强，随冷气温度的提高而减弱，随冷气雷诺数的提高而增强。在含湿量约为180g/kg时，相对于干空气，冲击冷却、肋片扰流U型通道冷却、柱肋冷却的靶面平均努塞尔数最大分别提高了6.5%、10.0%、9.2%。

燃气轮机；湿空气透平；冷却工质；冷却性能

0 引言

燃气轮机是目前效率最高的化石能源大规模发电热功转换装置[1-2]。随着经济社会的发展以及燃气轮机用途的拓展，对燃气轮机的性能要求越来越高[3]。湿化燃气轮机循环就是人们为了更好地达到高效、低排放、低成本、高灵活性等目标而提出的一种新型燃机循环方式。

湿空气透平冷却性能预测研究是燃气轮机湿化性能研究的一个重要环节。湿化燃气轮机燃烧室出口的复合工质燃气中最高可含有体积分数超40%的水蒸气[4]。……