10. 蒸汽冷却带肋矩形通道传热与压降实验关联式.pdfVIP

第47卷 第11期 西 安 交 通 大 学 学 报 Vol.47 No.11 2013年 11 月 JOURNAL OF XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY Nov. 2013 DOI: 蒸汽冷却带肋矩形通道传热和 压降实验关联式 史晓军，税琳棋，高建民，徐亮，刘加增 （西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 710049, 西安） 摘要 ：针对燃气透平叶片蒸汽冷却问题，建立了透平叶片内冷通道实验系统.该系统主要包括蒸汽的发生器 和调节器、整流段、带测量仪器的实验段、实验段加热装置、排气段、数据采集系统和控制系统。对 10 种 不锈钢带肋实验段中的蒸汽传热和摩擦特性进行了实验研究,其中实验段的宽高比分别为 0.25、0.5、1、2、 4，肋片角度分别为 30°、45°、60°、90°，雷诺数为 10 000～80 000，由此建立了反映雷诺数、肋角 度和通道宽高比影响的传热和摩擦特性实验关联式。结果表明：带肋面宽度的增加使得蒸汽的传热和摩擦 阻力增大；雷诺数的增加使得蒸汽的传热显著增强，但是对流动摩擦因子的影响不大；肋片角度为 60°时 蒸汽传热和摩擦系数最大。该结果可为先进的高温燃气透平蒸汽冷却叶片的设计研究提供参考。 关键词：燃气轮机；带肋矩形通道；蒸汽冷却；换热特性；摩擦特性 中图分类号：TK47 文献标志码: A 文章编号：0253-987X(2013)11-0000-00 Heat Transfer and Pressure Drop Correlations for Rectangular Channels with Ribs SHI Xiaojun, SHUI Linqi, GAO Jianmin, XU Liang, LIU Jiazeng (State Key Laboratory for Manufacturing System Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China) Abstract: To study the steam cooling technology for gas turbine blades, an experiment system was established including a steam generation and conditioning subsystem, a pre-plenum, a test section with instrumentation, a heating device for the test channel, an after-plenum and a data acquisition and control system. The heat transfer and friction loss characteristics of fully developed turbulent steam flow in 10 different ribbed rectangular channels were experimentally examined. The combined effect of the aspect ratio ( W/H=0.25,0.5,1,2 and 4), the rib o o o o angle-of-attack (α=30 ,45 ,60 and 90 ) and Reynolds number (10,000 to 80,000) was analyzed. Semi-emperical corr