JPS5872822A - ガスタ−ビン燃焼器の冷却構造 - Google Patents

ガスタ−ビン燃焼器の冷却構造

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JPS5872822A
JPS5872822A JP17006381A JP17006381A JPS5872822A JP S5872822 A JPS5872822 A JP S5872822A JP 17006381 A JP17006381 A JP 17006381A JP 17006381 A JP17006381 A JP 17006381A JP S5872822 A JPS5872822 A JP S5872822A
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JP
Japan
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wall
cooling
air
combustor
cooling structure
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Pending
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JP17006381A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Ozaka
尾坂 章
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002Wall structures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05B2260/201Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03044Impingement cooled combustion chamber walls or subassemblies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインピンジメント冷却とフィルム冷却とを併用
する冷却構造に係り、特に、ガスタービン燃焼器に好適
な冷却構造に関する。
近年、ガスタービンは効率向上を1指して燃焼ガスの温
度を高くする傾向にある。しかし、燃焼器の温度は使用
する材料の寿命や強度の点から決まる許容限度以下に保
たなければならない。そのため、燃焼器には何らかの方
法で冷却が施されており、これ1でに種々の冷却技術が
開発され、現在も盛んに研究が行われている。燃焼器の
冷却は、圧縮機からケーシングと燃焼器との間に流入し
た空気を用いて、対流冷却、フィルム冷却、インピンジ
メント冷却等の様々な冷却方法によって行われている。
なかでも、インピンプメント冷却とフィルム冷却とを併
用する冷却構造は燃焼ガス温度の上昇に伴って使用され
る方向にある。
インピンジメント冷却とフィルム冷却とを併用した燃焼
器の構造を第1図に示す。第1図ではライナにのみイン
ピンジメント冷却とフィルム冷却とを併用した冷却構造
を適用しであるが、l・ランジションピースにも同様に
して適用できる。圧縮機1で加圧された空気はティフユ
ーザ2を通ってケーシング3とトランジションピース4
との間に流入する。ここでトランジションピース4のイ
ンピンジメント冷却あるいはフィルム冷却用の空気を除
いて大部分の空気けトランジションピース4の外側を強
制対流冷却し、ケーシング3とライナ5によって形作ら
れる環状空間に流れ込む。ライす5には希釈用空気孔6
.燃焼用空気孔7.冷却用空気孔8が多数あけられてお
り、環状空間の空気はこれらの穴への分岐を繰り返しな
がら燃料ノズル9に到達する。ライナ5内では燃料ノズ
ル9から噴射される燃料と空気とが混合し、燃焼が行な
われる。燃焼ガスは冷却用や希釈用の空気と混合し、所
定の温度、圧力となって;・ランジションピース4から
タービン10に供給される。インビンジメント冷却とフ
ィルム冷却とを併用する冷却構造を拡大して示したのが
第2図である。外壁15は階段状に作られており、その
内側に外壁15と間隔を隔てて、平行に内壁1Gが設け
られている。外壁16とケーシング3から成る空間に流
入した空気は外壁15にあけられた多数の冷却用空気孔
8から内壁16に向かって噴流12となって噴出され、
内壁16に衝突した後、外v1″c15と内壁16の間
を燃オ・1ノズル1則からタービン側に向かって流れ、
タービン側の開放端からライナ内へ放出される。この放
出流13はフィルム状となって、次の内壁16に沿って
流れ、高4.11の燃焼ガスと内壁16とを隔離し、か
つ、内壁16を冷却する。つまり、高温の燃焼ガスから
多くの熱を受ける内壁16は外側をインビンジメント冷
却、内側をフィルム冷却されている。
インビンジメント冷却の一個の空気孔8についてみると
、空気孔8から噴出した冷却空気は噴流12となって内
壁16に衝突し、その後、よどみ点を中心に内壁16に
沿って放射状に広がる。このため、よどみ点の付近では
高速な流れとなり、温度境界層の発達も少ないため高い
熱伝達率が得られるが、よどみ点から遠ざかるにつれて
、流速が遅くなり、熱伝達率も悪くなる。この結果、内
壁16の冷却は不均一となり、内壁16の温度は、噴流
12の衝突部で低く、噴流12の衝突部と衝突部の間で
高くなる。インピンジメント冷却の空気孔の代表的な配
列である基盤目配列と千鳥目配のときの内壁の温度分布
を第3図と第4図にそれぞれ示す。このような冷却の不
均一に起因する燃焼器の温度の不均一は、燃焼器の最高
温度の部分を材料の許容限度以下に押えるのに必要な冷
却空気量の増大、すなわち、タービンの効率低下を招く
し、熱応力の原因ともなり、ノ、1命や信頼性の低下を
もたらす。
本発明の目的はインピンジメント冷却とフィルム冷却を
併用し、制用孔周辺の流わを義勇し、熱伝達率を高くす
ることにより冷却性能を向上させたガスタービン燃焼器
の冷却構造を提供するにある。
本発明の特徴は燃焼器の内壁の温度の高くなる噴流の衝
突部と衝突部の真ん中に穴をあけ、jlf来タービン側
の開放端から放出していた冷却空気の一部を排出するこ
とにより、流れが遅く、熱伝達率の悪い噴流の衝突部と
衝突部の間の流れをよくし、熱伝達率を高くする点にあ
る。
本発明の実施例群を沃5ないし第7図により説明する。
第5図でインビンジメント冷却とフィルム冷却とを併用
する冷却41゛り造の燃焼器の外壁15は階段状に作ら
れており、その内側に外A1.γ15と間隔を隔てて平
行に内壁16が設けられている。
外壁15には適当な間隔で多数の冷却用空気孔8があけ
られ、圧縮機からケーシングと外壁15の間に流入した
空気が、この冷却用空気孔8から内壁16に向かって噴
出する。内壁16には外壁15にあけられた冷却用空気
孔8に対応して噴流12の衝突部と衝突部の真ん中に排
出孔17があけられている。外壁15の冷却用空気孔8
が基盤目配置、千鳥目配置のときの排出孔17の配置d
をそれぞれ第6図、第7図に示す。
この冷却構造において、圧縮機からケーシングと燃焼器
の外壁15の間に流入した空気は、外壁15にあけられ
た多数の冷却用空気孔8から内壁16に向かって噴出さ
れる。内壁16の外側の冷却は、噴流12が内壁16に
衝突し、よどみ点を中心に内壁16に沿って放射状に広
がる過程で行われる。内壁16の噴流12の衝突部と衝
突部の真ん中に排出孔17をあけただめ、冷却空気の一
部がこの排出孔17からライナ内へ排出されることにな
り、噴流12の衝突部と衝突部の間の流れが改善され、
熱伝達率が高くなる。このため、内壁16の外側の冷却
性能は、噴流12の衝突部と衝突部の間の熱伝達率が高
くなった分だけ良好となる。内壁16の内側の今回jは
、外壁15と内壁16のタービン側の開放端からインピ
ンジメンI・冷却を終えた冷却空気がフィルム状の放出
流13となって、次の内壁16に沿って流れ、高温の燃
焼ガスと内壁16とを隔離するとともに、内壁16から
熱を奪うことによって行われる。JJI出孔17から排
出流18となってライナ内へ排出された一部を除き、大
部分の冷却空気H1、従来と同様に、開放端からフィル
ム状の放出流13となって次の内壁16に沿って流れ、
捷た制用孔17から1ノ1出流18となってライナ内へ
出た空気もフィルム冷却に使用されるので、冷却性能に
はほとんど悪影響を与えない。この結果、本発明の冷却
構造では少ない冷却空気量で温度分布が一様分布に近い
冷却性能のよい冷却効果が得られる。
第8図、第9図は内壁16において、噴流12の衝突部
と衝突部の真ん中に中空の円柱19を設けたものである
。この構造では、円柱の中空部からライナ内へ冷却空気
を1ノ1出し、流J′1.を良くし、熱伝達率を高くす
るとともに、伝熱面積の増大による冷却性能の向上が行
われ良好な冷却性能が得られる。
本発明によれば噴流の衝突部と衝突部の間の流れを改善
することによって、高い熱伝達率を得て、冷却性能が良
くなり、少ない空気流量で高い冷却性能が得られ、その
結果ガスタービンの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はガスタービンの圧縮機と燃焼器とタービンの系
統図、第2図は従来の冷却構造を拡大した斜視図、第3
図、第4図は従来構造の燃焼器内壁の温度分布図、第5
図は本発明の一実施例である。冷却構造の斜視図、第6
図、第7図、第8図。 第9図は本発明の他の笑施例である冷却構造の鵬面図で
ある。 1・・・圧縮機%2・・・ディフューザ、3・・・ケー
シング、4・・・トランジションピース、5・・・ライ
ナ、6・・・希釈用空気孔、7・・・燃焼用空気孔、8
・・・冷却用空気孔、9・・・燃焼ノズル、10・・・
タービン、12・・・噴流、13・・・放出流、14・
・燃焼器外壁にあけられた冷却用空気孔の位置、15・
・・燃頬:器外壁、16・・・燃焼器内壁、17・・・
制用孔、18・・・1.11出流、51Jボ ロg マ l 49G ■暫 第  ろ  麿 ooo。 o、oo。 ■     ■     @    ■    O早 
7 国 /4 0    ■    OOO OOO○    ■ 茶  3  国 /4 ◎  ◎  ◎  ◎ O■   ■   Oo 早 9  閃 /4 ◎   O◎   @   ■ 0   ◎   @@@

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、多数の冷却用空気孔をもった外壁と、その外壁に平
    行に設けられ、高温の燃焼ガスと接する内壁とからなる
    燃焼器で、圧縮機からケーシングと前記外壁の間に流入
    した空気を空気孔から前記内壁に向かって噴出させる冷
    却構造で、前記内壁の噴流の衝突部とその衝突部の真ん
    中に前記空気の一部をライナ内へ排出する排出孔を設け
    たことを特徴とするガスタービン燃焼器の冷却構造。
JP17006381A 1981-10-26 1981-10-26 ガスタ−ビン燃焼器の冷却構造 Pending JPS5872822A (ja)

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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01200025A (ja) * 1988-02-05 1989-08-11 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
EP0589520A1 (en) * 1992-09-24 1994-03-30 NUOVOPIGNONE INDUSTRIE MECCANICHE E FONDERIA S.p.A. Combustion system with low pollutant emission for gas turbines
US5435139A (en) * 1991-03-22 1995-07-25 Rolls-Royce Plc Removable combustor liner for gas turbine engine combustor
US6106278A (en) * 1997-05-17 2000-08-22 Abb Research Ltd. Combustion chamber
EP1104871A1 (en) * 1999-12-01 2001-06-06 Alstom Power UK Ltd. Combustion chamber for a gas turbine engine
US7900459B2 (en) 2004-12-29 2011-03-08 United Technologies Corporation Inner plenum dual wall liner
CH703657A1 (de) * 2010-08-27 2012-02-29 Alstom Technology Ltd Verfahren zum betrieb einer brenneranordnung sowie brenneranordnung zur durchführung des verfahrens.
WO2014055887A2 (en) 2012-10-04 2014-04-10 United Technologies Corporation Gas turbine engine combustor liner
EP2770260A3 (de) * 2013-02-26 2015-09-30 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Prall-effusionsgekühlte Schindel einer Gasturbinenbrennkammer mit verlängerten Effusionsbohrungen
US9249977B2 (en) 2011-11-22 2016-02-02 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Combustor with acoustic liner
EP2292977A3 (en) * 2009-07-22 2016-05-18 Rolls-Royce plc Cooling arrangement for a combustion chamber

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01200025A (ja) * 1988-02-05 1989-08-11 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
US5435139A (en) * 1991-03-22 1995-07-25 Rolls-Royce Plc Removable combustor liner for gas turbine engine combustor
EP0589520A1 (en) * 1992-09-24 1994-03-30 NUOVOPIGNONE INDUSTRIE MECCANICHE E FONDERIA S.p.A. Combustion system with low pollutant emission for gas turbines
US5381652A (en) * 1992-09-24 1995-01-17 Nuovopignone Combustion system with low pollutant emission for gas turbines
US6106278A (en) * 1997-05-17 2000-08-22 Abb Research Ltd. Combustion chamber
EP1104871A1 (en) * 1999-12-01 2001-06-06 Alstom Power UK Ltd. Combustion chamber for a gas turbine engine
JP2001227359A (ja) * 1999-12-01 2001-08-24 Alstom Power Uk Ltd ガスタービンエンジンのための燃焼チャンバー
US7900459B2 (en) 2004-12-29 2011-03-08 United Technologies Corporation Inner plenum dual wall liner
EP2292977A3 (en) * 2009-07-22 2016-05-18 Rolls-Royce plc Cooling arrangement for a combustion chamber
CH703657A1 (de) * 2010-08-27 2012-02-29 Alstom Technology Ltd Verfahren zum betrieb einer brenneranordnung sowie brenneranordnung zur durchführung des verfahrens.
EP2423599A3 (de) * 2010-08-27 2013-07-31 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb einer Brenneranordnung sowie Brenneranordnung der Durchführung des Verfahrens
US9157637B2 (en) 2010-08-27 2015-10-13 Alstom Technology Ltd. Burner arrangement with deflection elements for deflecting cooling air flow
JP2012047443A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Alstom Technology Ltd バーナ装置を稼働させる方法及びこの方法を実施するバーナ装置
US9249977B2 (en) 2011-11-22 2016-02-02 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Combustor with acoustic liner
WO2014055887A2 (en) 2012-10-04 2014-04-10 United Technologies Corporation Gas turbine engine combustor liner
EP2904236A4 (en) * 2012-10-04 2015-12-09 United Technologies Corp INTERIOR COVERING FOR A GAS TURBINE FIRE CHAMBER
US10107497B2 (en) 2012-10-04 2018-10-23 United Technologies Corporation Gas turbine engine combustor liner
EP2770260A3 (de) * 2013-02-26 2015-09-30 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Prall-effusionsgekühlte Schindel einer Gasturbinenbrennkammer mit verlängerten Effusionsbohrungen
US9518738B2 (en) 2013-02-26 2016-12-13 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Impingement-effusion cooled tile of a gas-turbine combustion chamber with elongated effusion holes

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