一种涡轮静子叶片、涡轮静子叶片冷却结构及冷却方法技术

本申请公开了一种涡轮静子叶片、涡轮静子叶片冷却结构及冷却方法，其中冷却方法通过冷却介质对涡轮静子叶片的内部沿涡轮径向进行分区冷却，各分区采用不同的冷却介质，且沿径向由内向外的方向，冷却介质的蒸发温度逐渐增大。由于沿涡轮径向由内向外，涡轮静子叶片的温度由低到高，该方法根据涡轮静子叶片径向各部位不同的冷却需求，通过在各分区内蒸发温度逐渐增大的冷却介质实现分区冷却，提高了冷却效率，且最大化地提高能源匹配度，避免能源浪费。

A Cooling Structure and Cooling Method for Turbine Stator Blades and Turbine Stator Blades

This application discloses a cooling structure and method of turbine stator blade and turbine stator blade. The cooling method uses cooling medium to cool the inner part of the turbine stator blade in different zones along the radial direction of the turbine. The evaporation temperature of the cooling medium increases gradually along the radial direction from inside to outside. Because the temperature of the turbine stator blade is from low to high along the radial direction of the turbine, this method realizes zonal cooling by means of the cooling medium whose evaporation temperature increases gradually in each zone according to the different cooling requirements of the radial parts of the turbine stator blade, which improves the cooling efficiency, maximizes the energy matching degree and avoids energy waste.

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮静子叶片、涡轮静子叶片冷却结构及冷却方法
本专利技术涉及航空发动机涡轮叶片冷却
，特别涉及一种涡轮静子叶片冷却方法。本专利技术还涉及一种基于涡轮静子叶片冷却方法的涡轮静子叶片冷却结构。本专利技术还涉及一种包含该涡轮静子叶片冷却结构的涡轮静子叶片。
技术介绍
航空发动机燃气涡轮叶片承受着来自燃烧室的高温高压气体的作用，使得常用叶片材料耐温程度几乎达到极限，采用高效的叶片冷却技术是提高涡轮叶片使用寿命及提高涡轮前温度的重要手段。当前，随着叶片冷却技术的发展，基于热管高效换热对涡轮静子叶片进行冷却的方式应运而生。然而，目前采用热管高效换热冷却涡轮静子叶片还存在如下不足：由于热管的形状较为局限，难以做到对叶片的均匀冷却，热应力分布不均匀；叶片的不同位置处温度差别较大，使用单一的液体换热介质和吸液芯，在宽温度范围内使用时容易导致换热效率低下，且换热介质和吸液芯易失效等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种涡轮静子叶片冷却方法，以提高涡轮静子叶片的冷却效率。本专利技术的另一个目的在于提供一种基于该涡轮静子叶片冷却方法的涡轮静子叶片冷却结构，以提高涡轮静子叶片的冷却效率。本专利技术的第三个目的在于提供一种包含该涡轮静子叶片冷却结构的涡轮静子叶片，以提高涡轮静子叶片的冷却效率。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种涡轮静子叶片冷却方法，通过冷却介质对涡轮静子叶片的内部沿涡轮径向进行分区冷却，各分区采用不同的冷却介质，且沿径向由内向外的方向，所述冷却介质的蒸发温度逐渐增大。本专利技术还提供了一种涡轮静子叶片冷却结构，包括设置于涡轮静子叶片的叶身内部且沿涡轮径向依次排布的多个冷却腔体，每个所述冷却腔体内均包括位于径向内侧的冷凝段和位于径向外侧的蒸发段，每个所述冷却腔体内均填充有冷却介质，所述冷却介质在所述冷凝段冷凝为液体，在所述蒸发段蒸发为气体；沿涡轮径向由内向外的方向，各所述冷却腔体内的冷却介质的蒸发温度逐渐增大。优选地，在上述的涡轮静子叶片冷却结构中，每个所述冷却腔体内均设置有用于将所述冷凝段内的冷却介质吸引转移至所述蒸发段内进行蒸发的吸液结构。优选地，在上述的涡轮静子叶片冷却结构中，沿涡轮径向由内向外的方向，各所述冷却腔体内的所述吸液结构的吸液能力逐渐增强。优选地，在上述的涡轮静子叶片冷却结构中，所述吸液结构为设置于所述冷却腔体的内壁上的丝网构件；或者所述吸液结构为设置于所述冷却腔体的内壁上的沟槽结构；或者所述吸液结构为设置于所述冷却腔体的内壁上的丝网构件和沟槽结构的复合结构。优选地，在上述的涡轮静子叶片冷却结构中，所述冷却介质为醇类、水、苯类、水银、碱金属或银。优选地，在上述的涡轮静子叶片冷却结构中，沿涡轮径向由内向外，各所述冷却腔体的径向高度逐渐增大。优选地，在上述的涡轮静子叶片冷却结构中，沿涡轮径向由内向外，各所述冷却腔体的径向内侧腔壁的厚度逐渐减小。优选地，在上述的涡轮静子叶片冷却结构中，所述冷却腔体的形状与所述叶身的外形相匹配。本专利技术还提供了一种涡轮静子叶片，包括叶身和位于所述叶身的根部的平台，所述叶身设置有冷却结构，其特征在于，所述冷却结构为如以上任一项所述的涡轮静子叶片冷却结构。优选地，在上述的涡轮静子叶片中，紧邻所述平台的所述冷却腔体的冷凝段位于所述平台内。优选地，在上述的涡轮静子叶片中，所述叶身的外壁上还设置有散热肋条。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的涡轮静子叶片冷却方法为：通过冷却介质对涡轮静子叶片的内部沿涡轮径向进行分区冷却，各分区采用不同的冷却介质，且沿径向由内向外的方向，冷却介质的蒸发温度逐渐增大。由于沿涡轮径向由内向外，涡轮静子叶片的温度由低到高，该方法根据涡轮静子叶片径向各部位不同的冷却需求，通过在各分区内蒸发温度逐渐增大的冷却介质实现分区冷却，提高了冷却效率，且最大化地提高能源匹配度，避免能源浪费。本专利技术提供的涡轮静子叶片冷却结构中，叶身内部沿涡轮径向依次排布多个冷却腔体，每个冷却腔体内均包括位于径向内侧的冷凝段和位于径向外侧的蒸发段，每个冷却腔体内均填充有冷却介质，冷却介质在冷凝段冷凝为液体，在蒸发段蒸发为气体；沿涡轮径向由内向外的方向，各冷却腔体内的冷却介质的蒸发温度逐渐增大。该涡轮静子叶片冷却结构根据涡轮静子叶片径向各部位不同的冷却需求，通过在各冷却腔体内蒸发温度逐渐增大的冷却介质实现分区冷却，提高了冷却效率，且最大化地提高能源匹配度，避免能源浪费。本专利技术提供的涡轮静子叶片采用了本申请中的涡轮静子叶片冷却结构，因此，根据涡轮静子叶片径向各部位不同的冷却需求进行分区冷却，提高了冷却效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种涡轮静子叶片的内部剖面示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种涡轮静子叶片的内部剖面示意图。其中，1为涡轮静子叶片、2为叶身、3为平台、4为第一腔体、5为第二腔体、6为第三腔体、7为第四腔体、8为第五腔体。具体实施方式本专利技术的核心是提供了一种涡轮静子叶片冷却方法，提高了涡轮静子叶片的冷却效率。本专利技术还提供了一种基于该涡轮静子叶片冷却方法的涡轮静子叶片冷却结构，提高了涡轮静子叶片的冷却效率。本专利技术还提供一种包含该涡轮静子叶片冷却结构的涡轮静子叶片，提高了涡轮静子叶片的冷却效率。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1和图2，本专利技术实施例提供了一种涡轮静子叶片冷却方法，通过冷却介质对涡轮静子叶片1的内部沿涡轮径向进行分区冷却，每个分区采用不同的冷却介质，且沿径向由内向外的方向，冷却介质的蒸发温度逐渐增大。由于沿涡轮径向由内向外，涡轮静子叶片1的温度由低到高，该方法根据涡轮静子叶片1径向各部位不同的冷却需求，通过在各分区内蒸发温度逐渐增大的冷却介质实现分区冷却，提高了冷却效率，且最大化地提高能源匹配度，避免能源浪费。基于上述涡轮静子叶片冷却方法，本专利技术实施例还提供了一种涡轮静子叶片冷却结构，包括设置于涡轮静子叶片1的叶身2内部且沿涡轮径向依次排布的多个冷却腔体，各冷却腔体彼此隔离，冷却腔体的数量可以为三个、四个、五个、六个等更多个，涡轮径向即为叶身2的根部到叶尖的方向，靠近叶身2的根部为内侧，靠近叶身2的叶尖为外侧，每个冷却腔体内均包括位于径向内侧的冷凝段和位于径向外侧的蒸发段，每个冷却腔体内均填充有冷却介质，冷却介质在冷凝段冷凝为液体，在蒸发段蒸发为气体；沿涡轮径向由内向外的方向，各冷却腔体内的冷却介质的蒸发温度逐渐增大，即沿叶身2的根部至叶尖，冷却腔体内的冷却介质自身的蒸发温度逐渐增大。该涡轮静子叶片冷却结构的工作原理是：每个冷却腔体中的冷却介质在冷凝段遇冷冷凝为液体，在蒸发段遇热蒸发为气体，如此循环，实现了每个冷却腔体的各自冷却循环。由于叶身2的根部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮静子叶片冷却方法，其特征在于，通过冷却介质对涡轮静子叶片的内部沿涡轮径向进行分区冷却，各分区采用不同的冷却介质，且沿径向由内向外的方向，所述冷却介质的蒸发温度逐渐增大。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮静子叶片冷却方法，其特征在于，通过冷却介质对涡轮静子叶片的内部沿涡轮径向进行分区冷却，各分区采用不同的冷却介质，且沿径向由内向外的方向，所述冷却介质的蒸发温度逐渐增大。2.一种涡轮静子叶片冷却结构，其特征在于，包括设置于涡轮静子叶片的叶身内部且沿涡轮径向依次排布的多个冷却腔体，每个所述冷却腔体内均包括位于径向内侧的冷凝段和位于径向外侧的蒸发段，每个所述冷却腔体内均填充有冷却介质，所述冷却介质在所述冷凝段冷凝为液体，在所述蒸发段蒸发为气体；沿涡轮径向由内向外的方向，各所述冷却腔体内的冷却介质的蒸发温度逐渐增大。3.根据权利要求2所述的涡轮静子叶片冷却结构，其特征在于，每个所述冷却腔体内均设置有用于将所述冷凝段内的冷却介质吸引转移至所述蒸发段内进行蒸发的吸液结构，沿涡轮径向由内向外的方向，各所述冷却腔体内的所述吸液结构的吸液能力逐渐增强。4.根据权利要求3所述的涡轮静子叶片冷却结构，其特征在于，所述吸液结构为设置于所述冷却腔体的内壁上的丝网构件；或者所述吸液结构为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄耀松，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32