Ocjena upotrebljivosti postojećih korelacija za određivanje prijelaza topline kod toplinskih turbostrojeva

Guzović, Zvonimir (1998) Ocjena upotrebljivosti postojećih korelacija za određivanje prijelaza topline kod toplinskih turbostrojeva. = Doctoral thesis , Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, UNSPECIFIED. Mentor: Matijašević, Branimir.

Full text not available from this repository.

Abstract (Croatian)

Kod rješavanja različitih zadataka kod razrade novih konstrukcija toplinskih turbostrojeva (npr. hlađenje pojedinih dijelova plinskih turbina kao sto lopatice i diskovi, optimalizacija konstrukcije statora i rotora u cilju postizanja jednolikosti temperaturnog polja i ograničavanja temperaturnih naprezanja s obzirom na osi kućišta, temeljenje turbine i povezano s tim rješavanje toplinskih dilatacija agregata, itd), tako i kod njihove eksploatacije (zahtjev za visokom elastičnošću pogona - brzo upuštanje, zaustavljanje i promjena snage turbine, "on - line" nadzor, ekspertni sustavi za procjenu zalihe čvrstoće elemenata, određivanje ostatnog životnog vijeka, itd.) potrebno je poznavanje temperaturnih polja turbinskih dijelova. Točnost proračuna temperaturnih polja (a time i temperaturnih naprezanja) zavisi prije svega o valjanosti pretpostavljenih toplinskih rubnih uvjeta - koeficijenata konvektivnog prijelaza topline. Raznolikost toplinskih rubnih uvjeta kod modeliranja temperaturnih polja pojedinih dijelova toplinskih turbostrojeva zahtijevala je njihovu sistematizaciju. Analiza dostupnih rezultata istraživanja bila je nužna za ocjenu njihove upotrebljivost s obzirom na složenost geometrijskih, strujnih.i toplinskih parametara. U ovoj je disertaciji dan prikaz iz literature korelacija za proračun koeficijenata prijelaza topline, dobivenih na temelju eksperimentalnih mjerenja: za rešetke lopatica, diskove, različite varijante otvorenih, zatvorenih i oklopljenih sustava rotor - stator, rotirajuće cilindre (sup1jine), prstenaste zazore između rotora i statora, prostore unutar kućišta, labirintne brtve i nosive (radijalne) klizne ležajeve. Izvršena je njihova sistematizacija i ocjena upotrebljivosti. Kako je prijelaz topline usko povezan sa strujanjem, za sve navedene slučajeve opisane su i pojave strujanja. Analizirane su i zavisnosti iz literature dobivene analitičkim rješenjem prijelaza topline kao i rezultati proračuna numeričkim metodama. Oboje su uspoređivani s rezultatima eksperimentalnih istraživanja iz literature. Po pojedinim grupama sistematiziranih empiričkih korelacija izvršena je statistička obrada rezultat su originalne opće korelacije. Predložena je dvadeset i jedna korelacija tipa Nu = cRe"" za određivanje srednjih koeficijenata prijelaza topline po pojedinim dijelovima toplinskih turbostrojeva. Predložene originalne korelacije kao sto pokazuju usporedbe, daju točnost prihvatljivu za inženjersku primjenu. Područje primjene originalnih korelacija obzirom na geometrijske i strujne parametre je značajno sire nego kod pojedinačnih korelacija. Zbog svoje jednostavnosti omogućavaju lako i brzo određivanje srednjih koeficijenata prijelaza topline (toplinskih rubnih uvjeta), sto nije zanemarivo ako se uzme u obzir da se danas temperaturna polja isključivo modeliraju pomoću sofisticiranih korisničkih računalnih programa temeljenima na numeričkim metodama.

Abstract

In solving the different problems of elaborating new designs of steam and gas turbines (e.g. the gas turbine elements cooling of such as blades and discs, the stator and rotor design optimization in order to realize uniform temperature field and restrict thermal stress with regard to the axes of the casings, the turbine casings fastening to the foundation frame and the related axial and radial clearances in turbines determination, etc.), as well as in their operation (demands for high flexibility of the turbine operation regimes, "on-line" control, expert systems for strength margin estimation, expert system for the residual working life prediction, etc.) it is necessary to know the temperature fields of steam and gas turbine elements. The calculation accuracy of the temperature fields (including thermal stresses) depends on the validity applied thermal boundary conditions - the convective heat transfer coefficients. The variety of thermal boundary conditions in temperature fields modeling of steam and gas turbine elements required their systematization. The analysis of the available research results was necessary for their applicability estimation, regarding the complexity of the geometrical, fluid flow and thermal parameters. This dissertation gives an overview from the available literature of the empirical correlations for the convective heat transfer coefficients calculation obtained on the basis of experimental measurements: for the blade cascades, free rotating disc, different variants of the unshrouded (opened or closed) and shrouded rotor - stator systems, rotating cylinders (cavities), clearances between stator and rotor, different spaces inside the turbine casings, sealing glands and radial bearings. Their systematization and the applicability estimation were performed. Since the heat transfer is closely connected with fluid flow phenomena, the fluid flows are also described for all the mentioned cases of the heat transfer. Also, both the equations for heat transfer coefficients obtained by analytical solution of heat transfer and the calculation results obtained by numerical methods have been analysed. Both have been compared with results of experimental measurements from literature. The statistical treatment of different groups of empiric correlations has been performed, and the results are the original general correlations. Twenty-one correlations of type Nu = c Re"" are proposed, suitable for average heat transfer coefficients determining in all parts of the steam and gas turbines. The comparisons show that the proposed original correlations give the accuracy acceptable for engineering applications. The application range of the original correlations is considerably greater than of any particular empirical correlations (with regard to geometrical and flow parameters). Due to simplicity, determining of thermal boundary conditions is easy and rapid, which is not to be neglected if we consider that today the temperature fields are being modeled only by means of sophisticated users' software based on numerical methods.

Item Type: Thesis (Doctoral thesis)
Uncontrolled Keywords: toplinska turbina; prijelaz topline i mase; koeficijent prijelaza topline
Divisions: 500 Department of Energy, Power Engineering and Environment
Date Deposited: 22 Sep 2014 18:00
Last Modified: 16 Oct 2015 13:20
URI: http://repozitorij.fsb.hr/id/eprint/96

Actions (login required)

View Item View Item

Nema podataka za dohvacanje citata