Blading
Den skøyter kalles sett blader av en kompressor og en turbin . Det skilles mellom rotorblad og føringsblad .En ring med rotorblader med tilhørende ring av føringsblad kalles et trinn . Bladingen av turbinen eller kompressoren kan være flertrinns.
Styreskovlene er permanent installert i huset til kompressoren eller turbinen og leder arbeidsfluidet i optimal vinkel mot rotorbladene, som er plassert på roterende aksler . Den mekanisk brukbare kraften mellom maskinen og væsken er koblet via rotorbladene . (Generelt driver turbiner en tilkoblet arbeidsmaskin , ofte en generator , propell eller vifte; en kompressor drives vanligvis av en motor .)
Når du spesifiserer antall trinn på en kompressor eller en turbin, er antall rotorbladringer avgjørende: En fem-trinns kompressor har fem rotorbladringer. Når det gjelder kompressorer , blir ledeskovringene vanligvis tilordnet den foregående rotorbladringen, og når det gjelder turbiner, blir de vanligvis tilordnet den følgende rotorbladringen.
Væskemekanikk
I ledeskovlene omdannes entalpi per trinn enten helt eller delvis til strømningsenergi. I løpehjulene omdannes strømningsenergien til en perifer kraft gjennom avbøyningen . I prinsippet kreves det færre trinn for å redusere en entalpiforskjell i en turbin enn å bygge opp den samme forskjellen i en kompressor. Dette er relatert til det faktum at den akselererte strømmen til en turbin har mye mindre fare for stall enn den reduserte strømmen i en kompressor.
Forholdet mellom entalpi omdannet til strømningsenergi i rotorbladene til et turbintrinn og den totale entalpigradienten til et turbintrinn kalles reaksjonsgraden . Vanligvis oppnås en reaksjonsgrad på 0,5 i turbiner med positivt trykk. I turbiner med konstant trykk er reaksjonsgraden 0; hele entalpi-gradienten til et trinn blir omgjort til strømningsenergi i ledeskovlene, trykket i trinnets rotorblad forblir konstant.
kostnader
Spesielt når det gjelder turbiner utsettes rotorbladene for spesielle belastninger. Spesielt kritisk er en høy driftstemperatur i kombinasjon med strekkbelastningene i radiell retning. Over tid fører disse belastningene til at bladene kryper . I løpet av livet blir bladene lengre og lengre, noe som i verste fall kan føre til at bladet berører trinnets ytterhylse og derved blokkerer trinnet. Av aerodynamiske årsaker og av høy effektivitet er imidlertid vanligvis det minste gap mellom bladet og huset ønsket. For eksempel kan noen millimeter mykt metall festes til den øvre kanten av en spade, som "sliper" seg selv når den kommer i kontakt med huset i løpet av de første løpeturene og dermed fører til en optimal passform; men er mulig z. B. også en børstetetning eller en labyrintforsegling .
Vibrasjonsbelastninger er også kritiske : bladet begynner å "flagre". Dette kan føre til materialutmattelse .
Høye driftstemperaturer har en positiv effekt på Carnot-effektiviteten .
I gasturbiner gjør de høye belastningene svært elastiske materialer nødvendige. Materialene til rotorbladene begrenser effektiviteten til turbinen, da de bare tillater en begrenset driftstemperatur. Ofte har imidlertid turbinbladene kjøleluftkanaler som for eksempel kan generere et tynt lag med kjøleluft over bladoverflaten. Dette reduserer den effektive overflatetemperaturen og kobler den noe fra den faktiske varme gass temperaturen etter forbrenningskammeret i gasturbinen.
Materialer
Turbinblader for gasturbiner er laget av nikkel-superlegeringer , wolfram-molybdenlegeringer eller titanlegeringer . Bladene er beskyttet av belegg for høyere motstandsdyktighet mot temperaturer og erosjon, for eksempel grop , også kjent som "gropkorrosjon". Belegget for varmebeskyttelse kalles termisk barrierebelegg eller forkortet TBC. Ytterligere tiltak for å gjøre bladene mer varmebestandige består av geniale kjølekanalsystemer . Denne teknikken brukes i både ledeskovlene og rotorbladene.