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Experimentelle Untersuchung des Waermeuebergangs an prallgekuehlten Oberflaechen Abschlussbericht

By C. Mattern, Frankfurt am Main (Germany) Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. and Technische Hochschule Darmstadt (Germany). Fachgebiet Gasturbinen und Flugantriebe

Abstract

Impingement cooling is a higly efficient convective cooling method in which cool air flows out of several small holes onto the surface to be cooled. The method is particularly efficient in the stagnation point of the impingement jets and is frequently used in gas turbine blade cooling. The authors investigated the influence of rotation on heat transfer as a function of practically relevant geometry and flow parameters. The experiments focused on air jet series. Heat transfer was calculated on the basis of the analogy between heat and mass transfer using the naphathalene sublimation method. Owing to a lack of density variations in the flow field, only the effect of the Coriolis force is measured this way; however, the high spatial resolution of the method of measurement provides a highly detailed picture of the transport processes involvedPrallkuehlung ist eine sehr effiziente Form der Konvektionskuehlung, bei der die Kuehlluft aus mehreren kleinen Loechern ausstroemt und gegen die zu kuehlende Oberflaeche prallt. Besonders im Staupunkt der Prallstrahlen wird dabei eine hohe Kuehlwirkung erzielt. Die Methode wird deshalb in Gasturbinen oft zur Kuehlung besonders kritischer Bereiche wie z.B. der thermisch hochbelasteten Vorderkante von Turbinenleit- und -laufschaufel eingesetzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Rotationseinfluss auf den durch Prallstrahlen erzeugten Waermeuebergang in Abhaengigkeit praxisrelevanter Geometrie- und Stroemungsparameter experimentell untersucht. Die Versuche befassten sich vorwiegend mit Prallstrahlreihen. Der Waermeuebergang wurde indirekt mit Hilfe der Analogie zwischen Waerme- und Stoffuebergang bestimmt, wobei das Naphthalin-Sublimationsverfahren zur Anwendung kam. Aufgrund fehlender Dichteunterschiede im Stroemungsfeld kann damit nur der Einfluss der Corioliskraft erfasst werden. Die hohe raeumliche Aufloesung des Messverfahrens erlaubt jedoch einen sehr detaillierten Einblick in die jeweiligen Transportvorgaenge. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RA 1581(597) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Wirtschaft, Bonn (Germany); Bundesministerium fuer Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Bonn (Germany)DEGerman

Topics: 21E - Jet turbine engines, gas turbine engines, COOLING, TURBINE BLADES, IMPINGEMENT, HEAT TRANSFER, TESTING, TEST FACILITIES, DESIGN, PERFORATION, FLOW MODELS, FLUID MECHANICS, MEASURING METHODS, COORDINATES, AIRFOILS, CROSS SECTIONS
Year: 1996
OAI identifier:
Provided by: OpenGrey Repository
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