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薄膜冷却

[拼音]:bomo lengque

[外文]:film cooling

通过壁面上冷却薄膜的质量传递。薄膜冷却是使固体壁面免遭高温气流破坏的冷却技术,是一种传质冷却。

把温度较低的气体冷却剂通过切向缝隙输送到需要热防护的壁面上,沿着高温气流的流向形成薄膜 (图中a)。这层薄膜把固体壁面与高温气流隔离开来,从而防止壁面因直接接触高温气流而超温损坏。冷却剂自缝隙喷出以后,与高温气流汇合并逐步掺混,气冷薄膜的隔热作用也随之逐步消失。因此薄膜冷却的有效作用距离是有限的。如果要延长冷却距离,就需要接力式地在下游再添加冷却剂喷射缝隙(图中b)。整个壁面基本上被分段气冷薄膜有效覆盖的冷却称为全气膜冷却。它是一种与理想冷却方案──发散冷却相近似,而又现实可行的冷却技术。当结构上受限制而无法设置缝隙时(见燃气透平),常采用点阵式排列的许多倾斜小孔来喷射冷却剂。对于切向缝隙,加大冷却剂的喷射速度和流量通常都会提高冷却效果,但是对于小孔喷射则复杂一些,因为小孔轴线与壁面或倾斜、或垂直,冷却剂的喷射速度达到一定值以后,它将穿透薄膜而直接进入高温气流。不但不能形成隔热气膜,反而可能因为增强扰动、促进掺混而降低冷却效果。

薄膜冷却有效地应用于燃气轮机的燃烧室和透平叶片等高温零部件,以及其他需要热防护的新设备上(如等离子喷枪)。由于气冷薄膜的流动情况比较复杂,薄膜冷却技术的设计计算基本上依赖于由实验方法得到的经验公式。

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文章名称:《薄膜冷却》
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