Blading
Paten bir bıçaklarının grubu olarak adlandırılır kompresör ve türbin . Rotor kanatları ile kılavuz kanatları arasında bir ayrım yapılır .İlgili kılavuz bıçak halkası ile birlikte bir rotor bıçağı halkası adım olarak adlandırılır . Türbin veya kompresörün kanatlanması çok aşamalı olabilir.
Kılavuz kanatlar , kompresörün veya türbinin mahfazasına kalıcı olarak monte edilir ve çalışma akışkanını , döner şaftlarda bulunan rotor kanatlarına optimum açıyla yönlendirir . Makine ile akışkan arasındaki mekanik olarak kullanılabilir güç , rotor kanatları aracılığıyla bağlanır . (Genel olarak, türbinler bağlı bir iş makinesini , genellikle bir jeneratör , pervane veya fanı çalıştırır; bir kompresör genellikle bir motor tarafından çalıştırılır .)
Bir kompresörün veya bir türbinin kademe sayısını belirlerken, rotor kanadı halkalarının sayısı belirleyicidir: Beş kademeli bir kompresörde beş rotor kanat halkası bulunur. Kompresörler söz konusu olduğunda , kılavuz kanat halkaları genellikle önceki rotor kanat halkasına atanır ve türbinler söz konusu olduğunda genellikle aşağıdaki rotor kanat halkasına atanır .
Akışkanlar mekaniği
Kılavuz kanatlarda, kademe başına dönüştürülen entalpi , tamamen veya kısmen akış enerjisine dönüştürülür. Pervanelerde, akış enerjisi sapma yoluyla çevresel bir kuvvete dönüştürülür. Prensip olarak, bir türbindeki entalpi farkını azaltmak için, bir kompresörde aynı farkı oluşturmaktan daha az aşama gerekir. Bu, bir türbinin hızlandırılmış akışının, bir kompresördeki yavaşlatılmış akıştan çok daha az durma riski altında olması gerçeğiyle ilgilidir .
Bir türbin aşamasının rotor kanatlarında akış enerjisine dönüştürülen entalpi oranının, bir türbin aşamasının toplam entalpi gradyanına oranı reaksiyon derecesi olarak adlandırılır . Pozitif basınçlı türbinlerde genellikle 0,5'lik bir reaksiyon derecesi elde edilir. Olarak sabit basınç türbini , derece reaksiyonun 0 olduğu; Bir kademenin tüm entalpi gradyanı, kılavuz kanatlarda akış enerjisine dönüştürülür, kademenin rotor kanatlarındaki basınç sabit kalır.
ücretleri
Özellikle türbinlerde rotor kanatları belirli yüklere maruz kalır. Radyal yöndeki gerilme gerilmeleri ile birlikte yüksek bir çalışma sıcaklığı özellikle kritiktir. Zamanla bu yükler bıçakların kaymasına neden olur . Ömürleri boyunca bıçaklar uzar ve uzar, bu da en kötü durumda bıçağın basamağın dış kaplamasına temas etmesine ve böylece basamağın bloke olmasına yol açabilir. Aerodinamik nedenlerle ve yüksek derecede verimlilik için, bununla birlikte, bıçak ve mahfaza arasındaki mümkün olan en küçük boşluk genellikle arzu edilir. Örneğin, bir kepçenin üst kenarına birkaç milimetre yumuşak metal tutturulabilir; bu, ilk birkaç çalışma sırasında mahfaza ile temas ettiğinde kendisini "aşındırır" ve böylece optimum bir uyum sağlar; ama mümkündür z. B. ayrıca bir fırça conta veya bir labirent conta .
Titreşim yükleri de kritiktir : bıçak "titremeye" başlar. Bu, malzeme yorgunluğuna neden olabilir .
Yüksek çalışma sıcaklıklarının Carnot verimliliği üzerinde olumlu bir etkisi vardır .
Gelen gaz türbinleri , ağır yük oldukça esnek malzemeler, gerekli kılar. Rotor kanatları için kullanılan malzemeler, yalnızca sınırlı bir çalışma sıcaklığına izin verdikleri için türbinin verimini sınırlar. Bununla birlikte, çoğu zaman, türbin kanatları, örneğin, bıçak yüzeyi üzerinde ince bir soğutma havası tabakası oluşturabilen soğutma havası kanallarına sahiptir. Bu, etkili yüzey sıcaklığını düşürür ve bunu, gaz türbininin yanma odasından sonra gerçek sıcak gaz sıcaklığından bir şekilde ayırır.
Malzemeler
Gaz türbinleri için türbin kanatları nikel süper alaşımlarından , tungsten-molibden alaşımlarından veya titanyum alaşımlarından yapılır . Bıçaklar , aynı zamanda "oyuk korozyonu" olarak da bilinen çukurlaşma gibi sıcaklıklara ve erozyona karşı daha yüksek direnç için kaplamalarla korunmaktadır . Isı koruma kaplaması, termal bariyer kaplama veya kısaca TBC olarak adlandırılır . Kanatları ısıya daha dayanıklı hale getirecek diğer önlemler, ustaca tasarlanmış soğutma kanalı sistemlerinden oluşur . Bu teknik hem kılavuz kanatlarda hem de rotor kanatlarında kullanılır.