Academic literature on the topic 'Турбіна газова'

В статті проведений аналіз особливостей роботи газової турбіни, як основного елемента газотурбінного двигуна (ГТД), в умовах дії високих робочих температур та тиску, розглянуто статистику характерних відмов і несправностей газових турбін, які знижують надійність роботи двигунів, та запропоновані альтернативні шляхи їх подолання. Розглянуто шляхи підвищення температури газів перед турбіною сучасних ГТД та деякі системи охолодження соплових апаратів та робочих лопаток турбін. Проаналізовані напрямки підвищення параметрів робочого процесу газових турбін з метою забезпечення безвідмовної роботи авіаційної техніки в процесі експлуатації.

Актуальность исследования определяется необходимостью создания эффективных газотурбинных двигателей, применяемых в отрасли нефтегазового комплекса. Цель: при помощи модели пространственного течения газа в центростремительной турбине исследовать воздействие расчетного режима проектирования турбины на газодинамику течения в её рабочем колесе. Объект: центростремительная турбина энергоустановки малой мощности применяемого в отрасли нефтегазового комплекса. Методы. Для описания течения в турбине применяются уравнения пространственного потока. Для приведения этой системы уравнений к системе уравнений по двум координатам применяется метод прямых. Полученная система уравнений двумерного течения решается методом последовательных приближений. Результаты. На основе метода оптимального проектирования спроектированы рабочие колеса центростремительной турбины для различных расчетных давлений газа на входе. Результаты проектирования показали, что с увеличением расчетного давления газа на входе в турбину уменьшаются площади входного и выходного сечений проточной части. На базе одномерной модели течения в турбинах показано влияние высот лопатки рабочего колеса на КПД и мощность турбины. В результате проведения одномерного расчета можно констатировать, что с увеличением высот лопатки рабочего колеса взрастает КПД турбины, а эффективная мощность падает. Впервые для центростремительной турбины показано воздействие расчетного давления газа на входе в турбину, на газодинамику течения в её рабочем колесе. В результате проведенных исследований установлено, что с уменьшением расчетного давления газа на входе в турбину возрастает область отрыва течения в рабочем колесе. Линия области отрыва течения определена при условии равенства нулю меридианной проекции относительной скорости. Представлены экспериментальный и расчетный профиль скоростей за проточной частью турбины. При сопоставлении расчетного профиля скоростей с экспериментальным следует отметить, что применяемая модель расчета двумерного течения в турбине позволяет с хорошей точностью рассчитать газодинамику течения в ней.

Довгострокова безвідмовна робота газових турбін значною мірою залежить від здатності матеріалів працювати за високих температур і дії агресивного попелу і продуктів згоряння. Значення цієї температури залежно від типу турбіни є в межах 960–1300 °С, а в деяких видів турбін буває навіть вище. З цією метою розробляються нові сплави, композиційні та інші матеріали, а також технології підвищення жаростійкості і жароміцності деталей газових турбін за допомогою формування поверхневих шарів з відповідними фізико-механічними властивостями. Однак найефективнішим і найбільш широковживаним способом забезпечення жароміцності та корозійної стійкості конструкційних елементів гарячого тракту газотурбінних двигунів є нанесення поверхневих покриттів. Побудовано математичну модель для оболонки довільної форми з одностороннім та двостороннім багатошаровими тонкими покриттями, поверхні якої контактують із зовнішніми середовищами різних температур. За допомогою операторного методу розв’язок тримірної задачі теплопровідності оболонки з покриттям зведено до системи двох диференціальних рівнянь для інтегральних характеристик температури. Одержано в замкнутому вигляді точні розв’язки стаціонарних та нестаціонарних задач теплопровідності для круглої пластини та диска з двосторонніми тонкими багатошаровими покриттями. Розрахунки проводилися для суцільної круглої пластини. З представлених результатів розрахунків температури плити видно, що ігнорування покриттів завищує розрахункову температуру приблизно на 100 °С. З розподілу напружень ми спостерігаємо протилежну картину. Врахування покриттів дає зниження значення напружень приблизно на 70 МПа до центру пластини, а також до центру і до краю пластини.

В отечественных трубопроводных газотранспортных системах эксплуатация и техническое обслуживание газотурбинных газоперекачивающих агрегатов осуществляются в соответствии с текущим количеством эквивалентных рабочих часов центробежных газовых компрессоров и газовых турбин. Современные условия эффективного использования энергетических ресурсов требуют проведения процедуры обслуживания в соответствии с текущими характеристиками оборудования, осуществление которой невозможно без определения коэффициента технического состояния газотурбинной установки. В данной статье описана методика определения эффективной мощности газотурбинного газоперекачивающего агрегата по штатно-измеряемым параметрам. Воспроизведены математические модели турбины по рассматриваемому подходу. Представлены результаты испытаний газотурбинной установки на объекте эксплуатации, а также их анализ. Проанализированы вопросы оценки и прогнозирования технического состояния газотурбинной установки с использованием рассматриваемой методики.

Предлагаются новые термодинамические циклы открытых газотурбинных установок (ГТУ): цикл с расширением газов в турбине до давления ниже атмосферного и цикл с предварительным охлаждением воздуха, всасываемого компрессором. Расчёты показали, что работа и термический КПД ГТУ при расширении газов в турбине до давления ниже атмосферного (0,05 МПа) повышаются на 19,7 и 24,5 % соответственно. В цикле с предварительным охлаждением воздуха до температуры минус 30 ºС работа цикла повышается на 17,6 %. Термический КПД при этом не изменяется, так как степень повышения давления при этом та же. Учитывая, что процессы охлаждения газов и воздуха в предлагаемых циклах осуществляются с помощью утилизационной холодильной установки («бесплатны»), некоторые конструктивные усложнения таких модифицированных ГТУ оправдываются такими существенными повышениями основных характеристик циклов.

Рассмотрены вопросы использования турбокомпрессоров (ТРК), производителей ТРК, принцип работы, пути совершенствования, причины отказов. Работу ТРК совершенствуют инженеры во всём мире, при этом основная задача заключается в том, чтобы продлить срок эксплуатации и увеличить эффективность ТРК. Принцип работы ТРК заключается в том, что энергию на вращение вала ТРК получает от отработанных газов, воздействующих на горячую улитку, расположенную на одном валу с холодной улиткой, которая нагнетает воздух во впускной коллектор. ТРК совершенствуют следующими путями: уменьшают размеры и увеличивают скорость вращения вала ТРК; добавляют управление (электронное, механическое) перепускным клапаном давления; используют турбину с регулируемым сечением и ротором, который содержит дополнительные подвижные лопатки, регулирующие поток отработанных газов на низких и на высоких оборотах двигателя; используют параллельную установку ТРК, применяют сдвоенные ТРК, турбокомпаунд; используют современные материалы – керамику. При работе двигателя внутреннего сгорания ТРК выходят из строя. Рассмотрены неисправные узлы, проведён анализ причин выхода из строя турбин и разработан ряд мероприятий, придерживаясь которых можно продлить срок службы ТРК или выработать тот срок службы, который был заложен заводом-изготовителем. К основным причинам выхода из строя ТРК можно отнести следующие: недостаток масла, попадание посторонних предметов в ТРК, загрязнённое масло, попадание абразива через воздушный фильтр. Для устранения указанных причин рекомендуется выполнять своевременную замену масла с масляным фильтром; выполнять своевременную замену воздушного фильтра; использовать только качественное масло, соответствующее виду топлива и рекомендованное для турбин; использовать турботаймер или после поездки выключать двигатель транспортного средства не сразу, а дав поработать ему на холостых оборотах, чтобы охладилась турбина и снизилось число оборотов вращения вала ТРК. The issues of use of turbo-compressors (TC), manufacturers of TC, operation principle, ways of improvement, causes of failures are considered. The work of the TC is being improved by engineers around the world, the main task being to extend the service life of the TC and increase the efficiency of the TC. The principle of the TC operation is that the energy for rotation of the TC shaft is received from the exhaust gases acting on the hot volute located on the same shaft as the cold volute, which pumps air into the inlet manifold. TC is improved in the following ways: reduce the size and increase the rotation speed of the TC shaft; add control (electronic, mechanical) of the pressure relief valve; use a turbine with a variable area and a rotor, which includes additional movable vanes that control the flow of exhaust gases at low and high engine speeds; use a parallel TC installation, use dual TC, a turbocompound; use modern materials – ceramics. During operation of the internal combustion engine the TC fails. The faulty units were considered, the causes of turbine failure were analyzed and a number of measures were developed, adhering to which it is possible to extend the service life of the TC or develop the service life that was laid down by the manufacturer. The main reasons for the failure of the TC include the following: lack of oil, ingress of foreign objects into the TC, contaminated oil, ingress of abrasive material through the air filter. To eliminate these reasons, it is recommended to perform timely replacement of oil with oil filter; perform timely replacement of air filter; use only the quality oil corresponding to the type of fuel and recommended for turbines; use a turbo timer or after the trip turn off the vehicle engine not immediately, but by letting it work at idle speed so that the turbine cools and the rate speed of the TC shaft rotation decreases.

Легування сплавів ренієм і танталом дозволило розробити нові сплави CM 93 і CM 96, що дозволило підвищити робочу температуру газу морських газотурбінних двигунів (ГТД) на 40-60 °С та забезпечити стійкість до високотемпературної сольової корозії (ВСК). Припій SBM-3 використовується для паяння авіаційних ЖНС. Для можли-вості його використання для паяння суднових ГТД запропоновано зни-зити температуру паяння введенням депресанту Si через припій НС-12. Si підвищує також стійкість до ВСК. До складу SBM-3 додавалось 10, 20 та 30 % мас. НС-12. Додавання припою НС-12 до SBM-3 при незмінній температурі паяння збільшує площу розтікання припою по поверхні CM 93 при температурі 1200 °С від 40 до 50 мм2; при температурі 1220 °С від 60 до 100 мм2; при температурі 1240 °С від 180 до 205 мм2. Площа розтікання припою зростає в 4-4,5 рази з підвищенням темпе-ратури паяння від 1200 до 1240 °С для всіх досліджуваних сумішей припою SBM-3 з НС-12. Крайовий кут змочування зменшується при збільшенні концентрації НС-12 від 10 до 30 % мас. В припої SBM-3: при темпера-турі 1220 °С від 6,3 ° до 4 °; при температурі 1240 °С від 4,8 ° до 3,3 °, а при температурі 1200 °С він складає приблизно 7 °. При підвищенні температури паяння від 1200 °С до 1240 °С крайовий кут змочування зменшується: при 10 % мас. НС-12 з 7,5 ° до 4,8 °; при 20 % мас. НС-12 з 6,5 ° до 4,0 °; при 30 % мас. НС-12 з 7,5 ° до 4,0 °. Розподіл Si по висоті краплі в діаметральній її площині не рівномірний. При температурі паяння 1200 °С на межі з основним металом Si відсутній, його концентрація зростає по висоті краплі і досягає максимального значення на її поверхні 12,71 % мас.(добавка НС-12 – 30 % мас.) Або в її центральній частині 2,64 % мас. (добавка НС-12 – 10 % мас. ) і 6,39 % мас. (добавка НС-12 – 20 % мас.). При температурі паяння 1220-1240°С максимальна кон-центрація Si спостерігається, майже на середині висоти краплі. З підвищенням температури паяння понад 1200 °С спостеріга-ється розчинення основного металу в припої, а також Si в основному металі на межі припій-основний метал.

Енергетична ефективність суднових двигунів внутрішнього згоряння суттєво залежить від ефективності систем утилізації теплоти вихідних газів, так як їх термічні потенціали складають більше половини теплового потоку, який формується при згорянні палива. Одним із ефективним методів утилізації теплоти вихідних газів являються системи газотурбінного наддуву, що дозволяє підвищити ефективний коефіцієнт корисної дії та суттєво збільшити потужність двигунів внутрішнього згоряння без допоміжного збільшення їх габаритів. При термодинамічному аналізі термомеханічних систем найбільш доцільним являється метод функцій (ексергетичний), який по відношенню до традиційного методу циклів є більш простим та універсальним, так як не потребує визначення та аналізу допоміжних моделей порівняння. Застосування ексергетичного методу при термодинамічному аналізі систем газотурбінного наддуву дозволяє враховувати не тільки кількісні показники при енергетичних перетворюваннях в процесах , але і визначати якісні характеристики енергетичних потоків. В роботі приводиться методологія розрахунку енергетичних та ексергетичних потоків в системі газотурбінного наддуву на основі турбоагрегату з газовою турбіною та відцентровим компресором, які найбільш часто використовуються в двигунах внутрішнього згоряння. Проведені розрахунки ексергетичних показників вихідного газового потоку суднового двигуна внутрішнього згоряння з системою газотурбінного наддуву та побудована на їх основі діаграма ексергетичних потоків дозволяють визначити при цьому процеси з найбільшим рівнем необоротності (рівнем деградації енергії), як в абсолютних так і в відносних показниках. Такий підхід дозволяє рекомендувати першочергові заходи для оптимізації процесів енергетичних перетворень в двигунах внутрішнього згоряння з метою підвищення їх загальної техніко-економічної ефективності

Impellers are rotating components of a centrifugal compressor and gas turbine. Sometimes they have complex forms. They are mainly loaded by centrifugal forces. The wheels are heavy duty parts, often working for long time and their summary stresses may be so large that the analysis of the conditions of their strength is impossible without considering creep. At the same time the wheels are the most critical parts of machines and saving their strength should be provided with complete reliability. All this is defined by special difficulties and responsibilities of the compressor and turbine wheel strength calculating.

В пояснювальній записці приведені розрахунки: термогазодинамічний розрахунок, конструктивні розрахунки, розрахунок геометрії проточної частини, розрахунки на міцність основного диска проектованого компресора. У технологічному розділі роботи розроблена технологiчна схема виготовлення нагнiтаючої камери , складені схеми полів допусків та припусків. У розділі охорони праці проведено аналіз небезпечних та шкідливих виробничих факторів , виконано аналіз потенційних небезпек і шкідливих чинників при роботі і монтажі компресорного устаткування. Також виконано розрахунок захисного заземлення.
В пояснительной записке приведены расчеты: термогазодинамических расчет, конструктивные расчеты, расчет геометрии проточной части, расчеты на прочность основного диска проектируемого компрессора. В технологическом разделе работы разработана технологическая схема изготовления нагнiтаючои камеры, составленные схемы полей допусков и припусков. В разделе охраны труда проведен анализ опасных и вредных производственных факторов, выполнен анализ потенциальных опасностей и вредных факторов при работе и монтаже компрессорного оборудования. Также произведен расчет защитного заземления.
The explanatory note shows the calculations: thermogas dynamic calculations, structural calculations, the calculation of the geometry of the flow part, the strength calculations of the main disk of the designed compressor. The technological section of the work has developed a technological scheme for manufacturing a nascent chamber, made up of field diagrams of tolerances and allowances. In the section of labor protection, an analysis of hazardous and harmful production factors was carried out, an analysis of potential hazards and harmful factors during operation and installation of compressor equipment was carried out. Also calculated the protective earth.

У проектному розділі виконано розрахунок термогазодинамічних параметрів, варіантний розрахунок компресора, розрахунок робочих коліс, лопатевого дифузору, зворотного напрямного апарату, збірної камери, осьових сил у компресорі, лабіринтного ущільнення, міцнісний розрахунок робочого колеса. У технологічному розділі описано призначення деталі, розраховані припуски на виготовлення камери нагнітальної, яка є складовою частиною збірної камери відцентрового компресора. Складено маршрут обробки для кожної операції, вибрані величини допуску і припуску. Визначені операційні розміри. В розділі «Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях» проведено аналіз небезпечних та шкідливих виробничих факторів при роботі відцентрового компресора, виконано розрахунок занулення електрообладнання та розглянуті питання безпеки у надзвичайних ситуаціях. В економічному розділі виконано розрахунки собівартості та оптової ціни компресора, капітальних та експлуатаційних витрат споживача, економічної ефективності нової техніки.
В проектном разделе выполнен расчет термогазодинамических параметров, вариантный расчет компрессора, расчет рабочих колес, лопастного диффузору, обратного направляющего аппарата, сборной камеры, осевых сил в компрессоре, лабиринтного уплотнения, прочностной расчет рабочего колеса. В технологическом разделе описано назначение детали, рассчитанные припуски на изготовление камеры нагнетательной, которая является составной частью сборной камеры центробежного компрессора. Составлен маршрут обработки для каждой операции, выбранные величины допуска и припуска. Определены операционные размеры. В разделе «Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях» проведен анализ опасных и вредных производственных факторов при работе центробежного компрессора, выполнен расчет зануления электрооборудования и рассмотрены вопросы безопасности в чрезвычайных ситуациях. В экономическом разделе выполнены расчеты себестоимости и оптовой цены компрессора, капитальных и эксплуатационных затрат потребителя, экономической эффективности новой техники.
In the project section, the calculation of thermogasdynamic parameters, variant calculation of the compressor, calculation of the impellers, blade diffuser, reverse guide vane, assembly chamber, axial forces in the compressor, labyrinth seal, strength calculation of the impeller. The technological section describes the purpose of the part, the calculated allowances for the manufacture of the pressure chamber, which is an integral part of the assembly chamber of the centrifugal compressor. A processing route for each operation, selected tolerance and allowance values ​​are compiled. Defined operational dimensions. In the section “Labor Protection and Safety in Emergency Situations”, the analysis of dangerous and harmful production factors during the operation of a centrifugal compressor has been carried out, the calculation of electrical equipment vanishing has been performed, and safety issues in emergency situations have been considered. In the economic section, calculations are made of the cost and wholesale prices of the compressor, the capital and operating costs of the consumer, and the economic efficiency of the new technology.

У пояснювальній записці виконано наступні розрахунки. Термогазодинамічний розрахунок, конструктивні розрахунки, розрахунок геометрії проточної частини, міцнісні розрахунки основного диска компресора, що проектується. У технологічному розділі розроблено технолоігчну схему виготовлення основного диску робочго колеса, складені схеми полів допусків і припусків. У розділі охорони праці та безпеки у надзвичайних ситуаціях виконано аналіз потенційних шкідливих та небезпечних факторів при роботі та монтажі компресорного обладнання. Також виконано розрахунок запобіжного клапана. У економічному розділі виконані розрхунки оптової ціни нового обладнання, а також річний економічний ефект та строк окупності при експлуатації компресора, що проектується.
В пояснительной записке выполнены следующие расчеты. Термогазодинамических расчет, конструктивные расчеты, расчет геометрии проточной части, прочностные расчеты основного диска компрессора проектируемого. В технологическом разделе разработаны технолоигчну схему изготовления основного диска робочго колеса, составленные схемы полей допусков и припусков. В разделе охраны труда и безопасности в чрезвычайных ситуациях выполнен анализ потенциальных вредных и опасных факторов при работе и монтаже компрессорного оборудования. Также произведен расчет предохранительного клапана. В экономическом разделе выполнены розрхункы оптовой цены нового оборудования, а также годовой экономический эффект и срок окупаемости при эксплуатации компрессора проектируемого.
In the explanatory note performed the following calculations. Thermogasdynamic calculation, constructive calculations, calculation of the geometry of the flow part, strength calculations of the main drive of the compressor designed. In the technological section, the technological scheme for the manufacture of the main disk of the robot wheel, the diagrams of fields of tolerances and allowances are developed. In the section of occupational health and safety in emergency situations, an analysis of potential harmful and dangerous factors during the operation and installation of compressor equipment has been performed. Also, the calculation of the safety valve. The economic section contains the wholesale prices of the new equipment, as well as the annual economic effect and the payback period during the operation of the projected compressor.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.05.16 "Турбомашини та турбоустановки", (технічні науки). – Національний технічний університету "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2018. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі вдосконалення систем охолодження газових турбін шляхом подальшого розвитку методів гідравлічного і теплового розрахунку каналів системи охолодження газових турбін. Вивченню структури і властивості потоку в цих елементах, отриманню залежностей, описуючих цей потік. Виконано аналіз науково-технічної літератури, присвяченій проектуванню систем охолодження ГТД, в якому розглянуто міжнародний досвід експериментальних досліджень і обчислювальних експериментів, що до дослідження теплообміну і гідродинаміки течії в обертових елементах. В результаті аналізу літератури показано що, основним напрямом розвитку ефективних і надійних систем охолодження ГТД є підвищення точності розрахунку витратних і гідравлічних характеристик елементів системи охолодження. Показано, що на моделювання процесів впливає геометрія каналу, направлення течії (відцентрове, доцентрове), наявність супутних потоків, параметри і властивості (повітря, масло-повітря) охолоджуючого середовища. Тому від точності, з якою буде змодельований окремий елемент, залежить надійність моделювання всієї системи охолодження. Проведено адаптацію математичних моделей елементів гідравлічних мереж для розрахунку систем охолодження газових турбін, таких як: апарат закручування потоку (АЗ), теплообмінник, канали, що переміщуються. Наведено опис, теоретичні основи моделювання цих елементів гідравлічної схеми, проведені чисельні дослідження по впливу апарата закручування і теплообмінника на ефективність охолодження, складені відповідні моделі систем охолодження. Встановлено, що ефективність охолодження при застосуванні АЗ збільшується на 15%. Запропоновано підхід включення в загальну гідравлічну схему теплообмінника, при загальному наборі початкових даних, які відображають роботу теплообмінника в змінному режимі. Проведено дослідження впливу відцентрового ефекту на можливість подачі повітря в порожнини ротора турбіни. Розглянуті приклади течії повітря в порожнинах, утворених двома паралельними дисками з осьовою або радіальною подачею повітря на периферійному радіусі. Проведений CFD аналіз показав, що в залежності від напрямку подачі повітря істотно змінюється характер течії в порожнині. При радіальній подачі повітря в напрямку осі обертання має місце безвихровий характер течії, при осьовій - з'являється вихор. Проте, відмінність в характері течії майже не позначається на величині протитиску, який перешкоджає переміщенню повітря. Визначено діапазон достовірності результатів методу розрахунку насосного ефекту в придискових порожнинах роторів газових турбін, а саме: відношення ширини порожнини до зовнішнього радіуса диска не перевищує величину 0,17, що дозволяє обґрунтовано використовувати цей метод для розрахунків систем охолодження. Розроблено узагальнений підхід до методу розрахунку коефіцієнтів витрати і гідравлічного опору елементів систем охолодження газових турбін таких, як отвори, потовщені діафрагми, лабіринтові ущільнення, які регламентують витрату охолоджуючого повітря і відповідають за надійність і економічність системи охолодження. Так як розрахунок гідравлічної схеми застосовує коефіцієнти гідравлічного опору кожної ділянки схеми, а експериментальні дані часто представленні коефіцієнтами витрати, тому встановлено зв'язок між ними за допомогою припущень, які враховують різницю між стисливим і нестисливим середовищами. На основі проведених досліджень, обґрунтовано поправку на стисливість до коефіцієнту гідравлічного опору подовжених діафрагм, отворів, лабіринтових ущільнень, яка уточнює коефіцієнт гідравлічного опору до 25%. Розроблено математичну модель розрахунку підшипника, описані підходи до визначення концентрації і термодинамічних характеристик двофазного гомогенного середовища, що дозволило включити підшипник як в гідравлічну, так і теплову моделі систем охолодження газових турбін. Розроблено метод розрахунку гідравлічної мережі для маслоповітряної суміші, який істотно розширив можливості моделювання процесів охолодження роторів і підшипників газових турбін і маслозабезпечення підшипників, що дозволило провести спільний розрахунок системи охолодження ротора турбіни і підшипників. Проведено дослідження системи охолодження ротора високотемпературної газової турбіни за допомогою розроблених методів розрахунку. Встановлено, що методи розрахунку відповідають робочим даним газотурбінного двигуна Д 36.
The dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences (Ph. D.) in the specialty 05.05.16 "Turbomachine and turbine plants", (technical sciences). National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Ministry of Science and Science of Ukraine, Kharkiv, 2018. Dissertation is devoted to solving an important scientific and technical task of improving the cooling systems of gas turbines by further developing the methods of hydraulic and thermal calculation of the channels of the cooling system of gas turbines. To study the structure and flow properties of these elements, to obtain the dependences describing this flow. The analysis of scientific and technical literature devoted to the design of cooling systems for gas turbine engines was carried out, in which international experience of experimental studies and computational experiments was considered, to the study of heat transfer and flow hydrodynamics in rotating elements. As a result of the analysis of the literature, it is shown that the main direction of development of efficient and reliable GTE cooling systems is to improve the accuracy of the calculation of the flow and hydraulic characteristics of the elements of the cooling system. It is shown that the modeling of processes is influenced by the channel geometry, flow direction (centrifugal, centripetal), presence of associated flows, parameters and properties (air, oil-air) of the cooling medium. Therefore, the accuracy with which the simulation of the entire cooling system depends on the accuracy with which the individual element will be modeled. Mathematical models of hydraulic network elements have been adapted to calculate gas turbine cooling systems, such as: a device for swirling flow, a heat exchanger, channels that are moved. Description, theoretical bases of modeling of these elements of a hydraulic circuit, the researches carried out on the influence of the apparatus of the twist and the heat exchange apparatus on the efficiency of cooling are given, the corresponding models of cooling systems are made. Impact study conducted of the centrifugal effect on the possibility of air supply in the cavity of the rotor of the turbine has been studied. The considered examples of air flow in cavities formed by two parallel disks with axial or radial air supply at a peripheral radius. CFD analysis showed that, depending on the direction of air supply, the nature of the flow in the cavity is significantly changed. At radial air supply in the direction of the axis of rotation there is a non-vortex nature of the flow, with axial - vortex occurs. However, the difference in the nature of the flow almost does not affect the magnitude of the back pressure, which impedes the movement of air. The range of reliability of the results of the calculation method of the pump effect in the disk cavities of the rotors of the gas turbines is determined, namely: the ratio of the width of the cavity to the external radius of the disk does not exceed the value of 0.17, which allows us to use this method reasonably for calculations of the cooling systems. Developed a generalized approach to the method of calculating the flow coefficients and the hydraulic resistance of elements of the cooling systems of gas turbines such as openings, thickened diaphragms, labyrinth seals, regulating the flow of cooling air, which are responsible for the reliability and economy of the cooling system. In the calculations of the hydraulic circuit, the hydraulic resistance coefficients of each section of the circuit are used, and the experimental data are often represented by flow coefficients. Therefore, a connection is established between them using assumptions that take into account the difference between compressible and incompressible media. On the basis of the research, justified correction for compressibility to the coefficient of hydraulic resistance of elongated diaphragms, holes, labyrinth seals, which specifies the coefficient of hydraulic resistance to 25%. A mathematical model for calculating the bearing has been developed, approaches have been described for determining the concentration and thermodynamic characteristics of a two-phase homogeneous medium, which made it possible to include the bearing in both the hydraulic and thermal models of gas turbine cooling systems.A method was developed for calculating the hydraulic network for the air-oil mixture, which significantly expanded the possibilities for simulating the cooling processes of the rotors and bearings of gas turbines and providing bearings with oil, which made it possible to jointly calculate the cooling system of the turbine rotor and bearings. A study of the cooling system of the rotor of a high-temperature gas turbine was carried out using the developed calculation methods. It is established that the calculation methods correspond to the working data of the D-36 gas turbine engine.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.16 – турбомашини та турбоустановки, (технічні науки). – Національний технічний університету "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2018. Розроблено методи розрахунку повітряного охолодження і систем маслозабезпечення, які дозволяють отримати якісно нові результати, що сприяють підвищенню надійності проектування системи охолодження ГТУ. Удосконалено метод розрахунку повітряного охолодження за рахунок введення нових елементів таких, як апарат закручування, теплообмінник які розширюють можливості проектування системи охолодження ГТУ і ГТД. Набув подальший розвиток метод розрахунку гідравлічних мереж систем охолодження газових турбін з урахуванням закручування потоку в міждискових порожнинах. Обґрунтовано надійне застосування методу розрахунку насосного ефекту в придискових порожнинах роторів в діапазоні відношення ширини до зовнішнього радіусу диска s/r₂ = 0,17. Розвинений метод розрахунку гідравлічного опору подовжених діафрагм, отворів, лабіринтових ущільнень з урахуванням стисливості середовища Обґрунтовано поправку на стисливість до коефіцієнту гідравлічного опору, що уточнює коефіцієнт гідравлічного опору до 25%. Розроблена сумісна математична модель і метод розрахунку гідравлічного опору двофазного гомогенного середовища, що дозволяє моделювати процеси охолодження і маслозабезпечення в межах загального методу гідравлічного розрахунку системи охолодження, і проводити спільний розрахунок системи охолодження ротора турбіни і підшипників.
The dissertation for the degree of the Candidate of Technical Sciences (Ph.D.) in the specialty 05.05.16 turbomachine and turbine plants, (technical sciences). National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Ministry of Science and Science of Ukraine, Kharkiv, 2018. Developed methods for calculating air cooling and oil supply systems allow us to expand the possibilities by introducing new elements such as heat exchanger, labyrinth seals, bearings, as well as obtaining qualitatively new results that increase the reliability of the design of the cooling system of the GT. The reliable application of the method of calculating the pumping effect in the disk cavities of gas turbine rotors in the range of the ratio of width to the outer disk radius s/r₂ = 0,17 is substantiated. The method is developed for calculating the hydraulic resistance of elongated diaphragms, holes, labyrinth seals, considering the compressibility of the medium. The investigated effect on the hydraulic resistance of the angle of the hole. The correction for compressibility to the coefficient of hydraulic resistance of elongated diaphragms, holes, labyrinth seals is justified, that corrects coefficient of hydraulic resistance to 25%. Developed in conjunction mathematical model and a method for calculating the hydraulic resistance of a two-phase homogeneous medium that significantly expands the modeling capabilities of cooling processes and oil supply within the general method of hydraulic calculation of the cooling system, which allowed a joint calculation of the cooling system of the turbine rotor and bearings.

В настоящее время актуальной является проблема энергосбережения в системах добычи газа и, как один из возможных путей, утилизации энергии сжатых газов с применением струйно-реактивной турбины (СРТ). Данная работа посвящена исследованию течения газа в проточной части и характеристик струйно-реактивной турбины с помощью современного программного комплекса FlowVision, а также сравнению полученных результатов с результатами расчета по одномерной теории течения газа. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/31332

Проанализирована конструкция турбин компрессорных агрегатов синтез-газа, входящих в состав технологических линий производства аммиака, и рассмотрены ее недостатки, влияющие на надежность работы указанных агрегатов. Предложены новые оригинальные технические решения, повышающие надежность и эффективность работы турбин. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/21544
Design of synthesis gas compressor turbines for the ammonia production processing lines is analyzed, and its shortcomings affecting reliability of the mentioned compressor units are examined. New original technical solutions increasing reliability and efficiency of the turbines operation are proposed. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/21544

В докладе представлен методологический подход к определению наличия волнового кризиса при определенных режимах работы СРТ с помощью критического числа Маха. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/25767