Лопатка и турбинная установка - RU2019116510A
Код документа: RU2019116510A
Формула
1. Турбинная лопатка для относительного перемещения в окружающей текучей среде, содержащая:
основной лонжерон, имеющий поперечное сечение в форме лопатки с верхней боковой стенкой и нижней боковой стенкой, передней кромкой, задней кромкой и средней линией, проходящей от передней кромки до задней кромки, причем перемещение лопатки относительно окружающей текучей среды таково, что окружающая текучая среда течет поверх основного лонжерона в направлении вниз по течению от передней кромки до задней кромки, и
выпускные средства, выполненные с возможностью выпуска текучей среды наружу в окружающую текучую среду, текущую поверх основного лонжерона;
отличающаяся тем, что боковая стенка основного лонжерона содержит, последовательно от передней кромки до задней кромки, первое выпуклое образование и второе выпуклое образование, при этом каждое выпуклое образование содержит первую область постепенно увеличивающегося расстояния от средней линии, вторую область постепенно уменьшающегося расстояния от средней линии и вершину на границе между первой и второй областями,
причем первая область первого выпуклого образования выполнена с возможностью взаимодействия с окружающей текучей средой для ее ускорения от высокой дозвуковой относительной скорости до звуковой относительной скорости поверх вершины первого выпуклого образования и сверхзвуковой скорости после вершины первого выпуклого образования;
при этом выпускные средства выполнены с возможностью выпуска испаряющейся текучей среды для испарения в окружающую текучую среду перед началом конденсации во второй области первого выпуклого образования, причем указанная вторая область первого выпуклого образования выполнена с возможностью взаимодействия с окружающей текучей средой для ускорения окружающей текучей среды от сверхзвуковой относительной скорости до более высокой сверхзвуковой относительной скорости;
при этом первая область второго выпуклого образования выполнена с возможностью взаимодействия с окружающей текучей средой для замедления окружающей текучей среды и поддержания ее сверхзвуковой относительной скорости поверх вершины второго выпуклого образования, и
причем выпускные средства дополнительно выполнены с возможностью выпуска конденсируемой текучей среды для захвата или образования ядра скачка конденсации в окружающей текучей среде, текущей поверх второй области второго выпуклого образования, что замедляет окружающую текучую среду от сверхзвуковой относительной скорости до дозвуковой относительной скорости, создает давление на боковой стенке и тем самым вызывает тягу на лопатке.
2. Турбинная лопатка по п. 1, в которой испаряющаяся текучая среда выпускается перед начальным скачком конденсации в окружающей текучей среде, текущей поверх первого выпуклого образования.
3. Турбинная лопатка по п. 1 или 2, в которой конденсируемая текучая среда выпускается перед возникновением скачка конденсации в окружающей текучей среде, текущей поверх второго выпуклого образования.
4. Турбинная лопатка по любому из пп. 1-3, в которой выпускные средства содержат по меньшей мере одно сопло, при этом испаряющаяся текучая среда и конденсируемая текучая среда переносятся от притока к указанному или каждому соплу через систему проходов в лопатке.
5. Турбинная лопатка по любому из пп. 1-4, в которой основной лонжерон содержит полую полость, вмещающую рабочую текучую среду, при этом полость разделена на множество соединенных друг с другом камер.
6. Турбинная лопатка по п. 5, в которой каждая камера содержит клапанное средство, выполненное с возможностью управления потоком рабочей текучей среды между камерами для независимой регулировки давления и/или температуры рабочей текучей среды в каждой камере.
7. Турбинная лопатка по любому из пп. 1-6, в которой испаряющаяся текучая среда представляет собой одно или комбинацию из следующего: вода, жидкий азот и углеводород, такой как метанол.
8. Турбинная лопатка по п. 7, в которой испаряющаяся текучая среда содержит частицы текучей среды, имеющие диаметр, пригодный для испарения в масштабе проектного размера турбин.
9. Турбинная лопатка по любому из пп. 1-8, в которой конденсируемая текучая среда содержит частицы текучей среды, которые охлаждены и статически заряжены, такие как капли воды, соляного раствора и частицы льда.
10. Турбинная лопатка по любому из пп. 1-9, в которой окружающая текучая среда представляет собой влажный воздух.
11. Турбинная установка, имеющая по меньшей мере одну лопатку по любому из пп. 1-10, причем установка содержит:
вал турбины и по меньшей мере один ротор, проходящий в осевом направлении от вала, при этом на концевой части каждого ротора расположена лопатка,
систему проходов внутри вала и каждого ротора, через которые обеспечена возможность подачи испаряющейся и конденсируемой текучих сред к лопатке,
причем каждый ротор выполнен с возможностью взаимодействия с окружающей текучей средой для вращения так, что передняя кромка лопатки перемещается через окружающую текучую среду для вращения тем самым вала турбины.
12. Турбинная установка по п. 11, в которой принудительный скачок конденсации предназначен для конденсации частиц текучей среды в окружающей текучей среды, при этом лопатка может быть выполнена с возможностью отклонения конденсированной текучей среды внутрь по меньшей мере одного сборного средства установки.
13. Турбинная установка по п. 11 или 12, в которой сборное средство содержит один или более из:
каналов, выполненных в канальной системе, через которые обеспечена возможность течения содержания конденсированной текучей среды внутрь сборной камеры;
сборной поверхности корпуса, сетки или другой поверхности, окружающей турбину, от которой содержание конденсированной текучей среды отклоняется внутрь сборной камеры; и
одной или более циклонных или вихревых трубок и сборной камеры для сбора содержания конденсированной текучей среды вдоль вала турбины.
14. Турбинная установка по любому из пп. 11-13, дополнительно содержащая средство преобразования энергии для преобразования энергии, генерируемой вращающимся валом турбины, в электрическую и/или механическую энергию.
15. Турбинная установка по п. 14, в которой средство преобразования энергии расположено в корпусе турбинной установки, при этом вал соединен с корпусом, причем в корпусе расположены проводящие обмотки средства преобразования энергии для генерирования электрической энергии.
