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냉각형 가스터빈 블레이드

전문가 제언: ○ 이 특허기술은 냉각성능 향상을 위한 가스터빈 블레이드의 내부유로 형성방법에 관한 것으로, 가스터빈 블레이드의 내부유로에 연속된 나선형구조를 갖는 나선형 리브(rib)를 형성하여 냉각유체의 유동 시 내부유로에 소용돌이 형태의 난류 유동을 발생시킴으로써, 유동 마찰손실은 최소화하면서 난류 유동에 의한 냉각성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다.

○ 이 방법에서는 블레이드(turbine blade) 첨단 냉각에서의 개선을 실시해 운전 성능(performance)을 향상시키는 한편, 열 피로를 저하시켜 유효수명(service life)을 연장하는 방안을 제안하고 있다.

○ 냉각방식으로는 막 냉각, 충돌제트 냉각, 강제대류 냉각 등이 고려될 수 있다. 강제대류 냉각은 다른 냉각 방법에 비해서 블레이드 표면에 추가적인 가공을 하지 않고 블레이드 내부에 있는 유로를 통해서 냉각시키는 방법으로 막냉각 등의 경우처럼 냉각유체에 의해 발생되는 손실이 없는 효과적인 냉각 방법이다.

○ 불균일한 냉각효과는 블레이드 표면의 불균일한 온도분포와 그로 인한 열응력을 야기시키므로 평균적인 냉각성능 향상과 더불어 가능한 한 열전달계수의 균일도를 높이는 것이 중요하다. 냉각유체를 공급하기 위한 펌프(압축기)동력이 작을수록 효과적인데, 이 동력은 덕트 내에 설치된 요철에 의해서 증가되는 압력강하(유동마찰손실)에 따라 결정된다.

○ 이 발명에서 청구하는 시스템설계에서 유로 내 냉각통로의 배열이나 충돌각 등은 냉각성능에 매우 중요한 인자가 된다. 냉각성능의 향상뿐만 아니라 전체적으로 균일한 열전달 성능이 중요하다. 주 유동과 냉각 형상의 충돌 각이 90˚보다 작거나 단락되면 이로 인해서 더 큰 마찰 손실이 수반되기 때문이다. 따라서 국내에서 블레이드 냉각시스템설계 시에는 반드시 이를 고려해야 한다.

저자: SIMENS AKTIENGESELLSCHAFT
자료유형: 특허정보