Судовые высокотемпературные газотурбинные установки

В книге рассмотрены основные направления развития высокотемпературных судовых газотурбинных установок (ГТУ). Увеличение температуры газа перед турбиной позволяет улучшить основные показатели ГТУ, повысить их экономичность и маневренность, уменьшить габариты, а также стоимость постройки и эксплуатации.
В книге приведены характеристики основных материалов, применяемых для проточных частей современных ГТУ, и способы повышения их жаропрочности. Дана классификация систем охлаждения по их конструктивному оформлению. Рассмотрены основные проблемы, связанные с созданием систем охлаждения различного типа, и пути их решения, а также обобщен опыт создания отечественных и зарубежных ВГТУ с охлаждаемыми турбинами. На основе анализа существующих методов расчета ГТУ по средним теплоемкостям показано, что при увеличении начальной температуры газа необходимо учитывать изменение теплоемкости в процессах сжатия и расширения. Рассмотрена термодинамика охлаждаемой газовой турбины и приведены зависимости для оценки всех видов потерь, связанных с охлаждением. Предложен специальный графический метод учета потерь, связанных с охлаждением.
На основе отечественных и зарубежных экспериментальных данных по теплообмену приведены критериальные зависимости для расчета коэффициентов теплоотдачи от газа к охлаждаемым узлам и от охлаждаемых узлов к охлаждающему агенту.

Оглавление
Предисловие
Основные условные обозначения
Глава I. Материалы и системы охлаждения для основных деталей высокотемпературных турбин
§ 1. Основные характеристики построенных судовых высокотемпературных газотурбинных двигателей
§ 2. Эффективность повышения начальной температуры газа
§ 3. Требования, предъявляемые к материалу основных деталей турбин
§ 4. Создание материалов, работающих при высоких температурах
§ 5. Классификация систем охлаждения и требования к ним
§ 6. Открытые наружные системы охлаждения
§ 7. Открытые внутренние системы охлаждения
§ 8. Закрытые системы охлаждения
§ 9. Опыт по созданию и доводке ВГТУ
§ 10. Некоторые проблемы, связанные с применением систем охлаждения газовых турбин
Глава II. Изменение теплоемкости в процессах сжатия и расширения и расчет высокотемпературной газотурбинной установки
§ 11. Методы расчета циклов газотурбинных установок
§ 12. Уравнения адиабаты в форме, позволяющей учитывать изменение теплоемкости в процессах сжатия и расширения
§ 13. Приведенные функции Y и Z и изоэнтропийные работы сжатия и расширения
§ 14. Массовые доли продуктов сгорания углеводородных топлив
§ 15. Влияние давления на изменение теплоемкости в процессах сжатия и расширения
§ 16. Использование таблиц изоэнтропийных работ при расчете циклов газотурбинных установок
Глава III. Термодинамика циклов высокотемпературных газотурбинных установок с охлаждаемыми турбинами
§ 17. Дополнительные потери за счет охлаждения газовых турбин
§ 18. Метод проф. В. В. Уварова расчета охлаждаемой турбины
§ 19. Расчет ВГТУ с турбинами, охлаждаемыми водой
§ 20. Расчет ВГТУ с турбинами, охлаждаемыми воздухом
§ 21. Эффективность воздушного охлаждения лопаток газовых турбин
§ 22. Энтропийный метод расчета потерь в ВГТУ с охлаждаемыми турбинами
§ 23. Термодинамические потери энергии в ВГТУ за счет отвода тепла в охлаждаемой турбине
§ 24. Потери энергии за счет утилизации отведенного от турбины тепла
§ 25. Потери энергии, связанные с отбором и прокачиванием охлаждающего агента
§ 26. Потери энергии от охлаждения турбины при наличии регенератора
§ 27. Пределы использования различных систем охлаждения
§ 28. Коэффициент энергетических потерь
Глава IV. Теплообмен между газом и наружными поверхностями охлаждаемых деталей газовых турбин
§ 29. Охлаждаемые поверхности газовой турбины
§ 30. Локальные значения коэффициентов теплоотдачи от газа к охлаждаемым лопаткам
§ 31. Средние значения коэффициентов теплоотдачи от газа к охлаждаемым лопаткам
§ 32. Зависимость коэффициента теплоотдачи газа к лопаткам от параметров потока и геометрии решетки
§ 33. Теплоотдача от газа к торцевым стенкам вращающихся дисков и роторов без принудительного обдува
§ 34. Теплоотдача от газа к торцевым стенкам вращающихся дисков и роторов при наличии обдува
§ 35. Теплоотдача от газа к межлопаточным поверхностям ротора (статора)
§ 36. Теплоотдача в уплотнениях газовых турбин
§ 37. Теплоотдача на вращающейся гладкой цилиндрической поверхности, в подшипниках и в неограниченном пространстве
Глава V. Теплообмен на внутренних поверхностях охлаждаемых деталей газовых турбин
§ 38. Теплоотдача в каналах и щелях при вынужденном движении жидкости
§ 39. Теплоотдача при стабилизации течения в каналах
§ 40. Теплоотдача струи воздуха, растекающейся в щели по пластине
§ 41. Теплообмен в замкнутых каналах
§ 42. Контактный теплообмен
§ 43. Теплообмен в цилиндрических капиллярных каналах и хвостовиках рабочих лопаток
Глава VI. Методы определения температурных полей в охлаждаемых узлах турбины
§ 44. Уравнение теплопроводности
§ 45. Решение дифференциального уравнения теплопроводности классическими методами
§ 46. Решение дифференциального уравнения теплопроводности методами интегрального преобразования
§ 47. Решение дифференциального уравнения тепплопроводности приближенными методами
§ 48. Методы аналогии
Глава VII. Температурные поля охлаждаемых узлов турбин
§ 49. Средняя температура охлаждаемых узлов турбины
§ 50. Температура по высоте лопатки, охлаждаемой теплоотводом в диск
§ 51. Температура и расход охлаждающего воздуха полой сопловой лопатки
§ 52. Температура по высоте рабочей лопатки, охлаждаемой воздухом
§ 53. Температура по профилю охлаждаемой воздухом лопатки с осевым выходом его в проточную часть
§ 54. Температура по профилю лопатки с продольно-возвратным потоком охлаждающей среды
§ 55. Температура охлаждаемой жидкостью лопатки с продольными каналами
§ 56. Температура диска, охлаждаемого радиальным обдувом
§ 57. Температура дисков, охлаждаемых водяными экранами, заградительной пленкой и продувкой воздуха под вращающийся экран
§ 58. Нестационарное температурное поле диска, охлаждаемого радиальным обдувом
§ 59. Температурное состояние охлаждаемого ротора газовой турбины
Глава VIII. Температурные напряжения в охлаждаемых узлах турбины
§ 60. Особенности оценки прочности охлаждаемых узлов турбины
§ 61. Основные уравнения термоупругости
§ 62. Методы расчета температурных напряжений
§ 63. Плоская задача термоупругости
§ 64. Методы решения плоской задачи термоупругости
§ 65. Температурные напряжения в охлаждаемых лопатках турбин
§ 66. Температурные напряжения в рабочей лопатке, охлаждаемой теплоотводом в диск
§ 67. Экспериментальное определение температурных напряжений в охлаждаемых лопатках
§ 68. Температурные напряжения в охлаждаемых лопатках при нестационарных режимах работы
§ 69. Суммарные напряжения в диске произвольного профиля, вызванные центробежными силами и неравномерным нагревом
§ 70. Напряжение диска с учетом пластических деформаций
§ 71. Температурные напряжения в охлаждаемом роторе газовой турбины при неустановившемся режиме
Глава IX Гидравлические сопротивления систем охлаждения газовых турбин
§ 72. Элементарные участки в системах охлаждения
§ 73. Течение потока в прямолинейных каналах и отверстиях охлаждаемых лопаток
§ 74. Течение потока в каналах различной формы охлаждаемых деталей
§ 75. Влияние теплообмена, вращения и скорости потока на гидравлические сопротивления
§ 76. Гидравлические сопротивления в осевом зазоре между боковой поверхностью ротора и корпусом
§ 77. Гидравлические сопротивления дефлекторной охлаждаемой воздухом лопатки
§ 78. Гидравлические сопротивления в охлаждаемых канальных лопатках
§ 79. Расчет систем гидравлического сопротивления
Глава X Эффективность применения высокотемпературных газотурбинных установок на морских судах
§ 80. Масса и габариты судовых высокотемпературных газотурбинных установок
§ 81. Экономичность судовых высокотемпературных газотурбинных установок
§ 82. Ресурс судовых высокотемпературных газотурбинных установок
§ 83. Стоимость судовых высокотемпературных газотурбинных установок
Заключение
Приложения
Указатель литературы