Experimentelle Untersuchungen zur Kühlung von Turbinenplattformen. Teil 2: Thermodynamische Untersuchungen

Abstract

Im AG-Turbo Verbundprojekt "GuD-Kraftwerk, 500 MW auf einer Welle" (Phase 2), Vorhaben 2.2.2 mit dem Thema "Filmgekühlte Turbinenplattformen mit Variation der Bohrungsgeometrie und Simulation der Plattformübergänge" wurden Messungen zum Wärmeübergang und zur Filmkühleffektivität an zwei Kühlkonfigurationen (Modell 1 und Modell 2) durchgeführt. Das wesentliche Ziel dieser Untersuchungen bestand darin, den Bedarf an Kühlluft - im Vergleich zu den Messungen, die im AG-Turbo Vorhaben 1.327 durchgeführt wurden - deutlich zu reduzieren, ohne dabei bezüglich des Wärmeschutzes der Plattform Abstriche zu machen; gleichzeitig sollte die starke Anfachung des Hufeisenwirbels auf Grund der Schlitzausblasung verringert werden. Mit der Kühlkonfiguration von Modell 1 konnte zunächst die Anfachung des Hufeisenwirbels praktisch vollständig vermieden werden, während die Kühlung des druckseitigen Bereichs der Plattform im ersten Drittel der Schaufelpassage nur sehr unzureichend erreicht wurde. Bei der numerischen Auslegung der Konfiguration von Modell 2 wurde daher die Lage des Schlitzes beibehalten und die Anordnung der Bohrungsreihen innerhalb der Passage so modifiziert, dass der Gesamtbedarf an Kühlluft halbiert werden konnte. Im vorliegenden Bericht sind die thermodynamischen Untersuchungen an der Kühlkonfigurationen Modell 2 dokumentiert (auf die Messungen mit Konfiguration Modell 1 wird kurz eingegangen); dabei werden der Versuchsaufbau (Windkanal und Versuchsträger), die Auswertung der gewonnenen Messdaten und die erzielten Ergebnisse kurz beschrieben.