報告書番号

T89059

タイトル（和文）

高温ガスタービン翼水冷却技術－水冷却ガスタービンの熱効率－

タイトル（英文）

WATER-COOLING OF HIGH-TEMPERATURE GAS-TURBINE BLADES:THERMAL EFFICIENCY OF WATER-COOLED GAS TURBINE

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

当所提案の二重管サーモサイフォンを利用した水冷却動翼内の温度・熱応力分布をシュミレーションできるプログラムを開発した。その結果，タービン入口温度１５００℃に対して，動翼最高温度を６００℃以下，熱応力を２０ｋｇ／平方ｍｍ以下にすることが可能である。従って，翼材質選択の裕度の拡大および冷却構造の簡素化が可能となり，製作コスト等の低減化が図れる。また，これまでに得られた知見を基に，水冷却ガスタービン単純サイクルの熱効率をシュミレーションするプログラムを開発した。動・静翼を水冷却とした場合の熱効率は，従来の空冷翼，または開発が検討されている蒸気冷却翼に比べて高い効率が得られることが明らかにした。

概要 （英文）

A CODE HAS BEEN DEVELOPED TO SIMULATE THE THERMAL STRESS AND TEMPERATURE DISTRIBUTION OF WATER-COOLED GAS-TURBINE BLADES WITH A CONCENTRIC-TUBE OPEN THERMOSYPHON. THE CODE SHOWED THAT THE BLADES OF A GAS TURBINE WITH AN INLET GAS TEMPERATURE OF 1500DEGREE COULD BE KEPT BELOW 600,AND THE THERMAL STRESS COULD BE KEPT BELOW 20KG/SQUARE MM. THIS WIDENS THE RANGE OF POSSIBLE BLADE MATERIALS AND CAN SIMPLIFY THE COOLING STRUCTURE THEREBY REDUCTING MANUFACTURING COSTS. FURTHERMORE,A CODE WAS ALSO DEVELOPED TO SIMULATE THE THERMAL EFFICIENCY OF THE BRAYTON CYCLE FOR A WATER-COOLED GAS TURBINE. FOR BLADES AND NOZZLES,THE CODE SHOWED THAT A HIGHER THERMAL EFFICIENCY IS OBTAINED WITH WATER COOLING THAN WITH AIR COOLING OR STEAM COOLING WHICH ARE NOW UNDERDEVELOPMENT.

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