Вдосконалення газотурбінних установок пористим охолодженням повітря на поверхнях напрямних лопаток компресора

dc.contributor.authorКузнецова Світлана Анатоліївна
dc.contributor.authorБєков Богдан Андрійович
dc.contributor.authorШевцов Анатолій Павлович
dc.contributor.authorKuznetsova Svitlana A.
dc.contributor.authorBekov Bohdan A.
dc.contributor.authorShevtsov Anatolii P.
dc.date.accessioned2026-10-09T05:42:50Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractМетою роботи є обґрунтування способу підвищення техніко-економічної ефективності газотурбінних установок простого та складного циклів за рахунок зниження витрат на стискання при пористому охолодженні повітря на поверхнях напрямних лопаток компресора. Ефективність випарного охолодження при стисканні вологого повітря в умовах квазіізотермічного процесу визначено математичним моделювання процесів тепло– і масопереносу при випаровуванні води в умовах квазіізотермічного стиснення з урахуванням теплопровідності у металі, теплообміну між металом і рідиною, рухом рідини в пористій конструкції. Охолодження повітря розглядається як результат випаровування води та теплообміну на поверхні напрямних лопаток компресора при теплопровідності в їх пористій структурі. Процеси руху води в пористій структурі розглянуті при взаємодії в’язкісних та інерційних сил. Представлені одновимірні та двовимірні моделі дозволили дослідити температурні поля в пористій оболонці при випаровуванні води як на зовнішній поверхні пор та на загальній поверхні напрямної лопатки, що дозволило оцінити можливий резерв випаровування води у приграничному шарі біля пористої поверхні направляючих лопаток осьового компресора та визначити величину зниження температури повітря при стисканні. Наукова новизна отриманих результатів відповідає подальшому розвитку теорії термогазодинамічних процесів теплових двигунів, а запропонований інтегральний критерій ефективності охолодження, як сукупність питомої витрати води та коефіцієнтів теплопровідності і пористості матеріалу, з урахуванням теплофізичних та конструктивних обмежень дозволяє визначити умови ефективного охолодження вологого повітря в направляючих лопатках при багатокритеріальній оптимізації. Практична значимість результатів полягає в використанні бази даних щодо залежностей температурних полів в пористій оболонці як вихідних даних для розробки зразків направляючих лопаток для експериментальних досліджень в різних умовах параметрів вологого повітря і показників пористості.
dc.description.abstractengThe aim of the work is to substantiate a method for improving the technical and economic efficiency of simple- and combined-cycle gas turbine plants by reducing compression costs through porous air cooling on the surfaces of compressor guide vanes. The efficiency of evaporative cooling during compression of humid air under quasi-isothermal conditions was determined using mathematical modeling of heat and mass transfer processes during water evaporation under quasi-isothermal compression, taking into account heat conduction in the metal, heat transfer between the metal and the liquid and liquid flow in the porous structure. Air cooling is considered as a result of water evaporation and heat transfer on the surface of compressor guide vanes with heat conduction in their porous structure. The processes of water movement in the porous structure are analyzed considering the interaction of viscous and inertial forces. The developed one-dimensional and two-dimensional models made it possible to investigate temperature fields in the porous shell during water evaporation both on the external surface of pores and on the overall surface of the guide vane. This allowed estimating the potential reserve of water evaporation in the boundary layer near the porous surface of axial compressor guide vanes and determining the magnitude of air temperature reduction during compression. The scientific novelty of the obtained results correspondsto the further development of the thermogasdynamic processes theory in heat engines. The proposed integral criterion of cooling efficiency, defined as a combination of the specific water consumption and the thermal conductivity and porosity coefficients of the material, taking into account thermophysical and design constraints, makes it possible to determine the conditions for effective cooling of humid air in guide vanes under multicriteria optimization. The practical significance of the results lies in the use of the database of temperature field dependences in the porous shell as initial data for the development of guide vane prototypes for experimental studies under various conditions of humid air parameters and porosity characteristics.
dc.identifier.citationКузнецова, С. А. Вдосконалення газотурбінних установок пористим охолодженням повітря на поверхнях напрямних лопаток компресора = Improvement of gas-turbine plant by porous air cooling on the surfaces of direct compressor blades / С. А. Кузнецова, Б. А. Бєков, А. П. Шевцов // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2026. – № 1 (22). – С. 105–115.
dc.identifier.issn2409-3858 (Print)
dc.identifier.issn2519-1845 (Online)
dc.identifier.urihttps://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/13795
dc.language.isouk
dc.relation.ispartofseriesУДК 621.4
dc.subjectефективність
dc.subjectстискання
dc.subjectступінь
dc.subjectвипаровування
dc.subjectвода
dc.subjectутилізація
dc.subjectтеплота
dc.subjectмаса
dc.subjectefficiency
dc.subjectcompression
dc.subjectdegree
dc.subjectevaporation
dc.subjectwater
dc.subjectutilization
dc.subjectheat
dc.subjectmass
dc.titleВдосконалення газотурбінних установок пористим охолодженням повітря на поверхнях напрямних лопаток компресора
dc.title.alternativeImprovement of gas-turbine plant by porous air cooling on the surfaces of direct compressor blades
dc.typeСтаття

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
Kuznetsova_ Bekov_ Shevtsov.pdf
Size:
949.92 KB
Format:
Adobe Portable Document Format