KR100830954B1 - Gas turbine combustor-liner structure with fin - Google Patents

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KR100830954B1
KR100830954B1 KR1020060118878A KR20060118878A KR100830954B1 KR 100830954 B1 KR100830954 B1 KR 100830954B1 KR 1020060118878 A KR1020060118878 A KR 1020060118878A KR 20060118878 A KR20060118878 A KR 20060118878A KR 100830954 B1 KR100830954 B1 KR 100830954B1
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combustion chamber
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KR1020060118878A
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조형희
이동호
홍성국
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

A combustor liner structure of a gas turbine engine equipped with fins is provided to obtain high and uniform heat transfer distribution by installing a circular or an oval fin for resisting a cross-flow at an inner surface of an effusion plate. A combustor liner structure of a gas turbine engine equipped with fins comprises an injecting plate(4), an effusion plate(2) and a fin(10). The injecting plate is installed at an outer side of the combustor liner and includes at least two injecting holes(8). The effusion plate is installed at an inner side of the combustor liner in parallel to the injecting plate such that the effusion plate is in contact with combustion gas and allows jetted cooling fluid to be effused through at least two effusion holes(6). The fin is disposed between two of the injecting holes. The fin has a first side connected to the injecting plate and a second side connected to the effusion plate. The fin has an oval cross section, and a major axis of the fin is larger than a diameter of the injecting hole and smaller than a distance between the injecting holes.

Description

핀이 설치된 가스터빈엔진의 연소실 내벽구조{Gas Turbine Combustor-Liner Structure with Fin}Gas Turbine Combustor-Liner Structure with Fin}

도 1은 종래 연소실의 내벽구조를 나타내는 구성도,1 is a block diagram showing an inner wall structure of a conventional combustion chamber,

도 2는 종래의 충돌제트/유출 냉각방법에 따른 냉각공기의 유동을 나타내는 도,2 is a view showing the flow of cooling air according to the conventional impingement jet / outflow cooling method,

도 3은 비교실시예의 충돌제트/유출 냉각방법에 따른 연소실 내벽의 냉각시 발생되는 연소실 내벽의 열전달계수를 나타내는 도,3 is a view showing a heat transfer coefficient of an inner wall of a combustion chamber generated when cooling the inner wall of the combustion chamber according to the collision jet / outflow cooling method of the comparative example;

도 4는 비교실시예의 충돌제트/유출 냉각방법에 따른 연소실 내벽의 냉각시 발생되는 연소실 내벽의 열전달계수를 나타내는 도,4 is a view showing a heat transfer coefficient of an inner wall of a combustion chamber generated when cooling the inner wall of the combustion chamber according to the collision jet / outflow cooling method of the comparative example;

도 5는 본 발명에 따른 연소실의 내벽구조를 나타내는 구성도,5 is a configuration diagram showing the inner wall structure of the combustion chamber according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 연소실 내벽구조를 따라 흐르는 냉각유체의 흐름을 나타내는 도,6 is a view showing the flow of the cooling fluid flowing along the inner wall structure of the combustion chamber according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 연소실 내벽구조를 나타내는 평면도,7 is a plan view showing the inner wall structure of the combustion chamber according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 다른 양태의 핀이 설치된 연소실 내벽구조를 나타내는 평면도,8 is a plan view showing a combustion chamber inner wall structure provided with a fin of another embodiment according to the present invention;

도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 핀이 설치된 연소실 내벽구조 상에서 나 타나는 열전달계수의 변화를 나타내는 도,9 is a view showing a change in the heat transfer coefficient appearing on the inner wall structure of the combustion chamber with a fin according to the first embodiment of the present invention,

도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 핀이 설치된 연소실 내벽구조 상에서 나타나는 열전달계수의 변화를 나타내는 도,10 is a view showing a change in the heat transfer coefficient appearing on the combustion chamber inner wall structure according to the first embodiment of the present invention,

도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 핀이 설치된 연소실 내벽구조 상에서 나타나는 열전달계수의 변화를 나타내는 도,11 is a view showing a change in the heat transfer coefficient appearing on the inner wall structure of the combustion chamber with a fin according to the second embodiment of the present invention;

도 12는 본 발명의 실시예 및 비교실시예에 따른 핀이 설치된 연소실의 내벽구조 상에서 나타나는 평균 열전달계수를 보여주는 도,12 is a view showing an average heat transfer coefficient appearing on an inner wall structure of a combustion chamber in which a fin is installed according to an embodiment of the present invention and a comparative example;

도 13은 본 발명의 실시예 1 및 비교실시예에 따른 핀이 설치된 연소실의 내벽구조 상에서 나타나는 평균 열전달계수를 보여주는 도이다.13 is a view showing an average heat transfer coefficient appearing on the inner wall structure of the combustion chamber in which the fin is installed according to Example 1 and Comparative Example of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

2 : 유출판 4 : 분사판2: outflow plate 4: injection plate

6 : 유출구 8 : 분사구6: outlet 8: nozzle

10 : 핀10: pin

본 발명은 가스터빈엔진의 연소실 내벽구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스터빈엔진의 연소실 내벽을 냉각하기 위한 연소실 내벽구조를 따라 연소가스 의 흐름을 기준으로 냉각유체의 횡방향 유동을 억제하여 열전달분포의 균일성을 높이고 연소실 내벽에 대한 냉각성능을 향상시키기 위한 가스터빈엔진의 연소실 내벽 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion chamber inner wall structure of a gas turbine engine, and more particularly, to prevent heat transfer by suppressing lateral flow of a cooling fluid along the flow of combustion gas along a combustion chamber inner wall structure for cooling a combustion chamber inner wall of a gas turbine engine. The present invention relates to a combustion chamber inner wall structure of a gas turbine engine for improving uniformity of distribution and improving cooling performance of the combustion chamber inner wall.

가스터빈엔진의 연소실은 압축기로부터 공급된 고압의 공기를 연소시킴으로써 고온 고압의 연소가스를 발생시킨 후 이를 터빈으로 공급하는 역할을 하며, 상기 가스터빈엔진은 연소실로부터 터빈으로 공급된 고온 고압의 연소가스를 이용하여 터빈 블레이드를 회전시킴으로써 동력을 얻게 된다. The combustion chamber of the gas turbine engine generates a high temperature and high pressure combustion gas by burning high pressure air supplied from a compressor and supplies the same to the turbine. The gas turbine engine is a high temperature and high pressure combustion gas supplied from the combustion chamber to the turbine. The power is obtained by rotating the turbine blades using.

따라서 연소실은 큰 열부하를 받게 되는 바, 이러한 열부하로부터 연소실을 보호하기 위해 다양한 냉각방법 및 이를 위한 다양한 연소실의 내벽 구조가 개발되어 왔다.Therefore, since the combustion chamber is subjected to a large heat load, various cooling methods and various inner wall structures of the combustion chamber have been developed to protect the combustion chamber from such heat load.

상기 연소실에 적용되는 열부하를 감소시키기 위한 냉각방법들 중 대표적인 냉각방법은 충돌제트 냉각방법 및 막냉각방법 등이 있다.Typical cooling methods for reducing the heat load applied to the combustion chamber include a collision jet cooling method and a film cooling method.

여기서, 상기 충돌제트 냉각방법은 고온의 연소가스가 접촉하는 접촉면의 안쪽에 냉각유체의 제트(분류)를 분사시킴으로써 연소가스와 접촉하는 접촉면의 온도를 감소시키는 방법이고, 상기 막냉각방법은 고온의 연소가스가 접촉하는 접촉면에 슬롯 또는 다수의 구멍을 형성시킨 후 이 구멍을 통하여 원하는 냉각부위에 냉각공기를 제공함으로써 고온의 연소가스와 접촉하는 접촉면 사이에 일종의 냉각공기를 이용한 단열막을 형성시켜 접촉면을 보호하는 방법이다. Here, the impingement jet cooling method is a method of reducing the temperature of the contact surface in contact with the combustion gas by injecting a jet (classification) of the cooling fluid to the inside of the contact surface in contact with the hot combustion gas, the film cooling method is a high temperature Slots or a plurality of holes are formed in the contact surface where the combustion gas contacts, and through this hole, a cooling air is provided to a desired cooling part, thereby forming a thermal insulation film using a kind of cooling air between the contact surfaces contacting the hot combustion gas. How to protect.

최근 들어 전술한 냉각방법을 복합적으로 적용하여 향상된 냉각성능을 갖는 냉각방법이 개발되어 왔는바, 그 중의 하나가 도 1 및 도 2에 도시된 충돌제트/유출 냉각방법이다.Recently, a cooling method having improved cooling performance has been developed by applying the aforementioned cooling method in combination, and one of them is the collision jet / outflow cooling method shown in FIGS. 1 and 2.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 충돌제트/유출 냉각방법은 고온의 연소가스와 접촉하는 접촉면인 유출판(2)에 상기 유출판(2)을 관통하는 다수의 유출구(6)를 형성시킨 후 막냉각을 이용하여 접촉면을 보호하는 것과 함께 그 안쪽 내부에 냉각공기를 분사하는 다수의 분사구(8)가 형성된 분사판(4)을 설치하여 접촉면의 내면을 충돌제트로 냉각시켜주는 방법이다. As shown in Figs. 1 and 2, the conventional impingement jet / outflow cooling method forms a plurality of outlets 6 penetrating the outlet plate 2 in the outlet plate 2, which is a contact surface in contact with hot combustion gas. It is a method of cooling the inner surface of the contact surface with a collision jet by installing the injection plate 4 formed with a plurality of injection holes 8 for spraying cooling air inside the inside and protecting the contact surface by using film cooling. .

이러한 종래의 냉각방법은 연소실에서 발생한 고온의 연소가스와 접촉하는 구성요소들의 냉각을 극대화할 수 있으며, 이를 통해 그 구성요소들의 내구성을 향상시킬 수 있고, 작동조건에 따라 다양하게 유출판과 분사판의 거리, 유출구(막냉각홀)와 분사구의 배열 등의 연소실 내벽구조를 변형하는 것이 가능하다. This conventional cooling method can maximize the cooling of the components in contact with the high temperature combustion gas generated in the combustion chamber, thereby improving the durability of the components, depending on the operating conditions of the outlet plate and the injection plate in various ways It is possible to modify the combustion chamber inner wall structure such as the distance, the arrangement of the outlet (membrane cooling hole) and the injection port.

그러나 연소실의 내벽을 냉각함에 있어서, 충돌제트/유출 냉각이 이루어지는 영역의 상류 부근에 외부로의 유출냉각 없이 충돌분류만에 의한 냉각이 적용되는 영역이 존재하거나, 냉각유체의 공급을 원활히 하기 위해 유출판(2)의 내측뿐만이 아니라 유출판(2)과 분사판(4) 사이의 냉각공기 이동경로에 냉각유체가 공급되는 경우가 발생될 수 있으며, 이에 따라 횡방향 유동이 유출판(2)과 분사판(4) 사이에서 필연적으로 발생하게 된다. However, in cooling the inner wall of the combustion chamber, there is a region to which cooling by only the impact classification is applied without upstream cooling to the outside near the upstream of the region where the collision jet / outflow cooling is performed, or in order to smoothly supply the cooling fluid. Cooling fluid may be supplied to the cooling air movement path between the outlet plate 2 and the jet plate 4, as well as the inside of the outlet plate 2, so that the lateral flow may cause the outflow plate 2 and the jet plate ( 4) inevitably occurs between.

특히, 상기 횡방향 유동은 분사판(4)을 통해 나오는 제트(분류)가 횡방향의 유동 방향으로 편향되며, 유출판(2)의 내면에 충돌된 후 유출판(2)의 내면의 표면을 따라 분산되는 벽 제트가 횡방향 유동에 의해 하류로 쓸려나가기 때문에 충돌분 류에 의한 냉각성능 저하를 유발하는 문제점 등이 있다. In particular, the transverse flow is such that jets (classification) exiting the jet plate 4 are deflected in the transverse direction and impinge on the inner surface of the outlet plate 2 and then dispersed along the surface of the inner surface of the outlet plate 2. Since the wall jet is swept downstream by the lateral flow, there is a problem of causing a decrease in cooling performance due to the collision classification.

도 3 및 도 4는 분사구(8)와 유출구(6)를 엇갈리게 위치시킨 엇갈림 배열에 대한 유출판(2) 내면에서의 열전달계수를 나타낸 것으로서, 상기 열전달계수가 높을수록 냉각성능이 뛰어난 것이라고 할 수 있는 바, 등선도에서 색이 진할수록 냉각성능이 뛰어난 것을 의미한다. 여기서, 상기 도 4는 도 3의 횡방향유동의 유량을 50% 증가한 경우의 결과이다.3 and 4 show the heat transfer coefficient at the inner surface of the outlet plate 2 for the staggered arrangement in which the injection port 8 and the outlet 6 are staggered, and the higher the heat transfer coefficient, the better the cooling performance. The darker the color in the isobar, the better the cooling performance. 4 is a result when the flow rate of the transverse flow of FIG. 3 is increased by 50%.

특히, 도 3 및 도 4에 도시된 것은 덕트의 수력직경을 기준으로 한 레이놀드 수 12,000 및 18,000에 해당되는 횡방향 유동이 공급된 것으로서, 상기 도 4가 도 3의 경우보다 50% 증가된 횡방향 유동이 공급되는 경우를 나타낸다. 이때, 도 3 및 도 4에서 점선으로 표시된 원은 분사구(8)를 나타내고, 2개의 동심원은 유출구(6)를 나타낸다. 따라서 분사구(8)를 통해서 분사된 유동(충돌제트)은 이후 유출구(6)를 통해서 외부로 배출되어 고온의 연소가스로부터 유출판(2)의 외면을 보호하는 역할을 하게 된다.In particular, shown in Figures 3 and 4 is a lateral flow corresponding to the Reynolds number 12,000 and 18,000, based on the hydraulic diameter of the duct is supplied, the Figure 4 is 50% more than the transverse The case where directional flow is supplied is shown. 3 and 4, the circle indicated by the dotted line represents the injection port 8, and the two concentric circles represent the outlet port 6. Therefore, the flow (collision jet) injected through the injection hole 8 is then discharged to the outside through the outlet 6 serves to protect the outer surface of the outlet plate 2 from the hot combustion gas.

여기서, 상기 도 3 및 도 4의 엇갈림 배열에 대한 열전달분포는 비교실시예에 따른 결과로서, 이하에서 설명될 본 발명의 연소실 내벽구조에 따른 열전달분포에 대한 하나의 비교기준이 된다. Here, the heat transfer distribution for the staggered arrangement of Figures 3 and 4 as a result according to a comparative embodiment, which is a comparative reference for the heat transfer distribution according to the inner wall structure of the combustion chamber of the present invention to be described below.

한편, 도 3 및 도 4에서 어두운 부분일수록 열전달계수가 높아 열전달이 잘 일어나는 부분으로서, 냉각 또한 잘 되고 있는 부분이다. 이때, 기호 d는 유출구(6)의 직경을 나타내며, z는 세로축 방향의 변위, 및 x는 가로축 방향의 변위를 나타낸다.Meanwhile, the darker portions in FIGS. 3 and 4 have higher heat transfer coefficients, and thus heat transfer occurs well, and cooling is also performed well. At this time, the symbol d represents the diameter of the outlet 6, z represents the displacement in the vertical axis direction, and x represents the displacement in the horizontal axis direction.

전반적으로, 연소실 내벽구조의 내면에서의 열전달계수 분포를 보면, 충돌분류에 의해 열전달계수가 증가하는 영역이 횡방향 유동에 의해 하류방향(x 방향)으로 치우치며, 매우 불균일하게 열전달계수가 변화하는 것을 알 수 있다. 또한, 횡방향 유동의 유량이 증가됨에 따라 열전달계수가 더욱더 낮아짐을 볼 수 있다. 따라서 이러한 특성으로 인하여 유출판(2) 내면에서의 냉각성능이 크게 감소하고, 불균일한 냉각으로 인한 열응력 발생 등으로 연소실 내벽 요소의 내구성에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.Overall, the heat transfer coefficient distribution on the inner surface of the inner wall of the combustion chamber shows that the area where the heat transfer coefficient increases due to the collision classification is biased in the downstream direction (x direction) by the transverse flow, and the heat transfer coefficient changes very unevenly. It can be seen that. In addition, it can be seen that as the flow rate of the transverse flow increases, the heat transfer coefficient becomes even lower. Therefore, due to this characteristic, the cooling performance at the inner surface of the outlet plate 2 is greatly reduced, and heat stress caused by non-uniform cooling causes adverse effects on the durability of the inner wall element of the combustion chamber.

본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위하여 도출된 것으로서, 연소가스의 흐름방향에 대한 유출판 내면의 횡방향(수직으로) 유동에 대항하는 적어도 하나의 핀, 특정적으로 원형 또는 타원형을 갖는 핀을 구비함으로써, 횡방향 유동으로부터 충돌분류를 보호하여 유출판 내면에서 높고 균일한 열전달 분포를 얻으며, 핀이 분사판과 유출판에 서로 접하게 하여 연소실 내벽구조의 구조적인 강도를 증가시키고, 핀으로 인해 전열면적이 증가되어, 전도에 의한 냉각이 이루어지도록 함으로써 상기 연소실 내벽구조의 전체적인 구조적 강도 및 냉각성능이 증가되는 것을 허용하는 터빈엔진의 연소실 내벽구조를 제공하는 것에 기술적 과제가 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been derived to overcome the above-mentioned problems, and has at least one fin, specifically a fin having a circular or ellipse, opposed to a transverse (vertical) flow of the inner surface of the outlet plate relative to the flow direction of the combustion gas. This protects the impact classification from the transverse flow to obtain a high and uniform heat transfer distribution on the inner surface of the outlet plate.The fins are in contact with the injection plate and the outlet plate to increase the structural strength of the combustion chamber inner wall structure and the heat transfer area due to the fins. Therefore, there is a technical problem to provide a combustion engine inner wall structure of a turbine engine that allows the cooling by conduction to be conducted, thereby allowing the overall structural strength and cooling performance of the combustion chamber inner wall structure to be increased.

본 발명은 냉각유체가 분사되는 두개 이상의 분사구를 갖는 연소실 내벽 외측에 구비되는 분사판; 상기 분사판과 평행하게 연소실 내벽 내측에 구비되어 연소실 내의 연소가스와 접촉하며 분사된 냉각유체의 유출을 허용하는 두개 이상의 유출구를 갖는 유출판; 및 상기 분사판에 구비된 두개 이상의 분사구 중 두개의 분사구 사이에 위치하며 그 일측이 상기 분사판에 연결설치되고 분사판에 연결설치된 일측에 대향되는 타측이 유출판에 연결설치되는 길이방향에 대한 횡단면이 원형 또는 타원형인 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈엔진의 연소실 내벽구조를 제공한다.The present invention is a jet plate provided on the outer wall of the combustion chamber having two or more injection holes for the cooling fluid is injected; An outlet plate provided inside the combustion chamber inner wall in parallel with the injection plate and having at least two outlet ports to contact the combustion gas in the combustion chamber and allow the injection of the injected cooling fluid; And a cross section of a longitudinal direction in which one side of the two or more injection holes provided in the injection plate is connected to the injection plate and one side thereof is connected to the injection plate and the other side of the injection plate is connected to the discharge plate. It provides a combustion chamber inner wall structure of the gas turbine engine, characterized in that it comprises a round or oval fin.

본 발명에 따른 연소실 내벽구조는 고온 고압의 연소가스가 발생하여 흐르는 연소실의 내벽구조라면 어떠한 연소실 내벽구조라도 상기 연소실 내벽구조에 해당될 것이지만, 바람직하게는 가스터빈엔진의 연소실 내벽구조를 의미하며, 보다 특정적으로는, 연소실 내벽의 냉각을 위해 충돌제트/유출 냉각방법이 사용될 수 있는 연소실 내벽구조가 좋고, 더욱 바람직하게는 냉각유체, 예를 들면 냉각공기의 이동경로를 제공하는 분사판과 상기 분사판으로부터 제공되는 냉각유체를 연소가스와 접촉시키기 위한 이동경로를 제공하는 유출판으로 구성된 연소실 내벽구조가 좋다.Combustion chamber inner wall structure according to the present invention, if any of the combustion chamber inner wall structure will correspond to the combustion chamber inner wall structure if the inner wall structure of the combustion chamber in which the high-temperature, high-pressure combustion gas is generated, preferably means a combustion chamber inner wall structure of the gas turbine engine, More specifically, the combustion chamber inner wall structure in which the impingement jet / outflow cooling method can be used for cooling the inner wall of the combustion chamber is good, and more preferably, the injection plate and the spray plate which provide a moving path of the cooling fluid, for example, cooling air. The combustion chamber inner wall structure which consists of the outflow plate which provides the movement path for contacting the cooling fluid provided from the injection plate with the combustion gas is preferable.

여기서, 상기 분사판은 냉각유체의 이동경로를 제공하기 위해 분사판을 관통하는 적어도 두개 이상의 분사구가 구비되어 있고, 상기 유출판은 분사구로부터 제공되는 냉각유체의 이동경로를 제공하기 위해 상기 유출판을 관통하는 적어도 하나 이상의 유출구가 구비되어 있다.Here, the injection plate is provided with at least two injection holes penetrating the injection plate to provide a movement path of the cooling fluid, the outlet plate is passed through the outlet plate to provide a movement path of the cooling fluid provided from the injection hole At least one outlet is provided.

특정 양태로서, 상기 분사판 및 유출판을 서로 겹치도록 인위적으로 수평면 상에 놓을 경우, 분사판에 구비되는 분사구 및 유출판에 구비되는 유출구의 위치가 서로 엇갈리도록, 바람직하게는 지그재그(zig-zag) 형태로 엇갈리도록, 더욱 바람직하게는 분사구 및 유출구가 서로 순차적으로 지그재그 형태로 엇갈리도록 위치하는 것이 좋다.In a particular embodiment, when the spray plate and the outlet plate are artificially placed on a horizontal plane so as to overlap each other, the positions of the spray hole provided in the spray plate and the outlet port provided in the outlet plate are staggered, preferably in a zig-zag shape. In order to be staggered, more preferably, the injection port and the outlet port are staggered in a zigzag form.

본 발명에 따른 핀은 가스터빈엔진의 연소실에서 발생하는 연소가스의 흐름방향에 대하여 수직으로 설치되어 상기 분사판과 유출판 사이를 따라 흐르는 냉각유체의 횡방향 유동에 대항하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 달성하기 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 핀이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 핀의 길이방향에 대한 횡단면이 사각형, 원형, 타원형인 핀을 사용하는 것이 좋고, 추천하기로는 원형 또는 타원형인 핀을 사용하는 것이 좋다.Fin according to the present invention is installed perpendicular to the flow direction of the combustion gas generated in the combustion chamber of the gas turbine engine to counter the lateral flow of the cooling fluid flowing between the injection plate and the outlet plate, to achieve this object Any pin may be used as long as it is conventionally used in the art. However, it is preferable to use a pin having a rectangular, round or oval cross section with respect to the longitudinal direction of the pin. It is better to use a pin.

특정적으로, 본 발명에 따른 핀이 길이방향에 대한 횡단면이 원형인 경우, 핀의 횡단면 직경이 분사구의 직경보다 크고, 분사구와 분사구 사이 간격보다 작은 것이 좋고, 길이방향에 대한 횡단면이 타원형인 경우, 핀의 장축 길이가 분사구 직경보다 크고, 분사구와 분사구 사이 간격보다 작은 것이 좋다.Specifically, when the pin according to the present invention has a circular cross section with respect to the longitudinal direction, it is preferable that the cross section diameter of the pin is larger than the diameter of the injection hole, and smaller than the gap between the injection hole and the injection hole, and the cross section with respect to the longitudinal direction is elliptical. It is preferable that the long axis length of the pin is larger than the diameter of the injection hole and smaller than the distance between the injection hole and the injection hole.

한편, 상기 핀의 위치는 상기 연소가스의 흐름방향, 즉, 연소실 내벽구조의 길이방향을 따라 흐르는 냉각유체를 기준으로 수직으로 설치되며, 연소실 내벽구조의 길이방향을 따라 형성된 분사구와 분사구 사이, 특정적으로 하나의 분사구와 다른 하나의 분사구의 연결선 중심선상 및/또는 하나의 유출구와 다른 하나의 유출구의 연결선 중심선상에 위치하도록 설치되는 것이 좋고, 설치되는 핀은 적어도 하나 이상이 설치되지만, 그 개수가 이에 한정되는 것이 아니라 필요에 따라 선택적으로 변동가능하다.On the other hand, the position of the fin is installed vertically with respect to the cooling fluid flowing along the flow direction of the combustion gas, that is, the longitudinal direction of the combustion chamber inner wall structure, between the injection port and the injection hole formed along the longitudinal direction of the combustion chamber inner wall structure, It is preferable to be installed on the connection line center line of one injection hole and the other injection port and / or on the connection line center line of one outlet port and the other outlet port, and at least one pin is installed, but the number Is not limited thereto, and may be selectively changed as necessary.

이하 본 발명에 따른 연소실 내벽구조를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, a combustion chamber inner wall structure according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following description is only for describing the present invention in detail and does not limit the scope of the present invention by the following description.

도 5는 본 발명에 따른 연소실의 내벽구조를 나타내는 구성도, 도 6은 본 발명에 따른 연소실 내벽구조를 따라 흐르는 냉각유체의 흐름을 나타내는 도, 도 7은 본 발명에 따른 연소실 내벽구조를 나타내는 평면도, 도 8은 본 발명에 따른 다른 양태의 핀이 설치된 연소실 내벽구조를 나타내는 평면도로서 함께 설명한다.5 is a block diagram showing the inner wall structure of the combustion chamber according to the present invention, Figure 6 is a view showing the flow of the cooling fluid flowing along the inner wall structure of the combustion chamber according to the present invention, Figure 7 is a plan view showing a combustion chamber inner wall structure according to the present invention. 8 is a plan view showing a combustion chamber inner wall structure provided with a fin of another embodiment according to the present invention.

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스터빈엔진의 연소실 내벽구조는 거시적인 관점에서, 연소실로부터 배출되는 연소가스와 접촉하는 유출판(2), 상기 유출판(2)과 평행하게 일정거리 이격되도록 설치된 분사판(4) 및 상기 유출판(2)과 분사판(4)의 일측에 연결설치되는 핀(10)으로 구성되어 있다. As shown in Fig. 5 to 8, the combustion chamber inner wall structure of the gas turbine engine according to the present invention, in a macroscopic view, in parallel with the outlet plate 2, the outlet plate 2 in contact with the combustion gas discharged from the combustion chamber It is composed of a jet plate 4 and a pin 10 which is connected to one side of the discharge plate 2 and the jet plate 4 provided to be spaced apart a predetermined distance.

이에, 전술한 연소실 내벽구조를 보다 상세하게 살펴보면, 본 발명에 따른 연소실 내벽구조는 냉각유체가 분사되는 두개 이상의 분사구(8)를 갖는 연소실 내벽 외측에 구비되는 분사판(4), 상기 분사판(4)과 평행하게 연소실 내벽 내측에 구비되어 연소실 내의 연소가스와 접촉하며 분사된 냉각유체의 유출을 허용하는 두개 이상의 유출구(6)를 갖는 유출판(2) 및 상기 분사판(4)에 구비된 두개 이상의 분사구(8) 사이에 위치하며 그 일측이 상기 분사판(4)에 연결설치되고 분사판(4)에 연결설치된 일측에 대향되는 타측이 유출판(2)에 연결설치되는 하나 이상의 핀(10)으 로 구성된다. Accordingly, the combustion chamber inner wall structure according to the present invention will be described in more detail. In the combustion chamber inner wall structure according to the present invention, the injection plate 4 and the injection plate provided on the outer side of the combustion chamber inner wall having two or more injection holes 8 through which cooling fluid is injected. 4 is provided inside the combustion chamber inner wall parallel to 4) and two discharge plates (2) having two or more outlets (6) to contact the combustion gas in the combustion chamber and allow the discharge of the injected cooling fluid; At least one pin 10 positioned between the injection holes 8 and one side thereof is connected to the injection plate 4 and the other side opposite to the one side connected to the injection plate 4 is connected to the outlet plate 2. It consists of.

여기서, 상기 연소실 내벽구조를 구성하는 유출판(2) 및 분사판(4)은 서로 일정간격 이격되도록 설치되는 바, 그 간격은 상기 핀(10)의 높이에 대응되며, 상기 유출판(2) 및 분사판(4) 사이의 공간을 따라 냉각유체가 연소가스의 흐름방향으로 흐르게 된다.Here, the outlet plate 2 and the injection plate 4 constituting the inner wall structure of the combustion chamber are installed to be spaced apart from each other by a predetermined interval, the interval corresponding to the height of the fin 10, the outlet plate 2 and the injection Cooling fluid flows along the space between the plates 4 in the flow direction of the combustion gas.

이때, 상기 유출판(2)은 연소실로부터 배출되는 연소가스와 접촉되는 접촉면으로 제공되므로 본 발명에서는 연소실 내벽의 내측으로 지칭하고, 상기 분사판(4)은 유출판(2)과 일정거리로 평행하게 유지되도록 연소실의 외벽과 근접한 위치에 구비되므로 본 발명에서는 연소실 내벽의 외측으로 지칭할 수 있다.At this time, since the outlet plate 2 is provided as a contact surface in contact with the combustion gas discharged from the combustion chamber, in the present invention, the outlet plate 2 is referred to as an inner side of the combustion chamber inner wall, and the injection plate 4 is kept in parallel with the outlet plate 2 at a predetermined distance. Since it is provided in a position as close to the outer wall of the combustion chamber as possible in the present invention may be referred to as the outside of the inner wall of the combustion chamber.

본 발명에 따른 분사판(4)에는 냉각유체의 이동경로를 제공하기 위해 분사판(4)을 관통하는 적어도 두개 이상의 분사구(8)가 구비되어 있고, 상기 유출판(2)은 분사구(8)로부터 제공되는 및/또는 상기 유출판(2) 및 분사판(4) 사이를 이동하는 냉각유체가 연소가스의 이동경로로 제공되도록 하기 위해 상기 유출판(2)을 관통하는 적어도 하나 이상의 유출구(6)가 구비되어 있다. The injection plate 4 according to the present invention is provided with at least two injection holes 8 penetrating through the injection plate 4 to provide a movement path of the cooling fluid, and the discharge plate 2 is provided from the injection hole 8. At least one outlet 6 is provided through the outlet plate 2 to provide a cooling fluid that is provided and / or moves between the outlet plate 2 and the jet plate 4 as a path of combustion gas. It is.

여기서, 상기 분사판(4)에 구비되는 분사구(8) 및 유출판(2)에 구비되는 유출구(6)의 위치는 서로 엇갈리도록, 바람직하게는 지그재그 형태로 엇갈리도록, 더욱 바람직하게는 분사구 및 유출구가 서로 순차적으로 지그재그 형태로 엇갈리도록 각각의 분사판(4) 및 유출판(2)에 형성되는 것이 좋다.Here, the positions of the injection hole 8 provided in the injection plate 4 and the discharge hole 6 provided in the discharge plate 2 are staggered with each other, preferably staggered in a zigzag form, and more preferably, the injection hole and the discharge port. Is preferably formed in each of the jet plate 4 and the outlet plate 2 to be staggered in a zigzag form sequentially.

특정적으로 본 발명에 따른 연소실 내벽구조를 구성하는 분사판(4)은 냉각유체가 분사되는 다수개의 열로 정렬된 분사구(8)를 포함하고, 유출판(2)은 각각의 열로 정렬된 분사구(8)에 대해 각각 삼각형의 꼭지점이 형성되도록 하는 위치에 유출구(6)가 형성되도록 구성될 수 있다. Specifically, the injection plate 4 constituting the combustion chamber inner wall structure according to the present invention includes a plurality of rows of injection holes 8 through which cooling fluid is injected, and the outlet plate 2 includes injection holes 8 arranged in each row. It can be configured such that the outlet 6 is formed at a position such that the vertices of the triangle are formed with respect to each other.

이때, 상기 유출판(2)은 분사판(4)과 마주하는 내면에 격벽으로 제공되도록 연소가스의 이동방향에 대하여 종방향 즉, 수직으로 형성된 다수의 핀(10)이 구비된다.At this time, the outlet plate 2 is provided with a plurality of fins 10 formed in the longitudinal direction, that is perpendicular to the moving direction of the combustion gas to be provided as a partition on the inner surface facing the injection plate (4).

본 발명에 따른 핀(10)은 가스터빈엔진의 연소실에서 발생하는 연소가스의 흐름방향에 대하여 수직으로 설치되어 상기 분사판(4)과 유출판(2) 사이를 따라 흐르는 냉각유체의 횡방향 유동에 대항하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 달성하기 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 핀이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 핀(10)의 길이방향에 대한 횡단면이 사각형, 원형 또는 타원형인 핀을 사용하는 것이 좋고, 추천하기로는 원형 또는 타원형인 핀(10)을 사용하는 것이 좋다.Fin 10 according to the present invention is installed perpendicular to the flow direction of the combustion gas generated in the combustion chamber of the gas turbine engine in the transverse flow of the cooling fluid flowing along between the injection plate 4 and the outlet plate (2) As a countermeasure, any of the pins conventionally used in the art for achieving the above object may be used, but preferably, a pin having a rectangular, circular or elliptical cross section in the longitudinal direction of the pin 10 is used. It is better to use it, and it is recommended to use the pin 10 which is circular or oval.

특정적으로, 상기 핀(10)의 길이방향에 대한 횡단면이 타원형인 핀(10)은 횡방향 유동이 큰 경우에 도 8에 도시된 바와 같이, 횡방향 유동에 대한 충돌분류를 더욱 잘 보호할 수 있도록 하는 것으로서, 핀(10)이 곡면을 갖도록 횡단면이 타원형으로 형성되어 유로 내에 설치되는 핀(10)에 의하여 발생할 수 있는 압력손실을 최소화시킬 수 있다. Specifically, the pin 10 having an elliptical cross section with respect to the longitudinal direction of the pin 10 may better protect the collision classification against the transverse flow, as shown in FIG. 8 when the transverse flow is large. As such, the cross section is formed in an elliptical shape so that the pin 10 has a curved surface, thereby minimizing pressure loss that may be caused by the pin 10 installed in the flow path.

한편, 본 발명에 따른 핀(10)이 설치되는 위치는 연소가스의 흐름방향 즉, 연소실 내벽구조의 길이방향을 따라 흐르는 냉각유체를 기준으로 수직으로 설치되며, 연소실 내벽구조의 길이방향을 따라 형성된 분사구(8)와 분사구(8) 사이, 특정 적으로 하나의 분사구(8)와 다른 하나의 분사구(8)의 연결선 중심선상 및/또는 하나의 유출구(6)와 다른 하나의 유출구(6)의 연결선 중심선상에 위치하도록 설치되는 것이 좋고, 설치되는 상기 핀(10)의 개수는 적어도 하나 이상이 설치되며, 그 개수는 이에 한정하는 것이 아니라 필요에 따라 선택적으로 변동가능하다.On the other hand, the position where the fin 10 according to the present invention is installed is installed vertically based on the flow direction of the combustion gas, that is, the cooling fluid flowing along the longitudinal direction of the combustion chamber inner wall structure, formed along the longitudinal direction of the combustion chamber inner wall structure Between the injection port 8 and the injection port 8, specifically on the connecting line centerline of one injection port 8 and the other injection port 8 and / or of one outlet 6 and the other outlet 6 It is preferable to be installed so as to be located on the connection line center line, and the number of the pins 10 to be installed is provided with at least one, and the number is not limited to this, but can be selectively changed as needed.

이때, 상기 핀(10)이 설치되는 위치는 상기 연소가스의 흐름방향 ,즉, 연소실 내벽구조의 길이방향을 따라 흐르는 냉각유체를 기준으로 수직으로 설치되며 연소실 내벽구조의 길이방향을 따라 형성된 분사구(8)와 분사구(8) 사이의 중심선상에 설치되는 것이 좋으며, 설치되는 상기 핀(10)의 개수는 적어도 하나 이상이 설치되지만, 그 개수는 선택적으로 변동 가능하고, 바람직하게는 다수개의 핀(10)을 서로 평행하게 설치하는 것이 좋다.At this time, the position where the fin 10 is installed is installed vertically based on the flow direction of the combustion gas, that is, the cooling fluid flowing along the longitudinal direction of the combustion chamber inner wall structure and the injection hole formed along the longitudinal direction of the combustion chamber inner wall structure ( 8) and the injection port 8 is preferably installed on the center line, the number of the pins 10 to be installed is provided at least one, but the number is selectively variable, preferably a plurality of pins ( 10) should be installed parallel to each other.

특정적으로, 본 발명에 따른 길이방향에 대한 횡단면이 원형인 핀(10)은 도 7에 도시된 바와 같이, 그 직경(Df)이 분사구(8)의 직경(D)보다 크고, 상기 분사구(8)와 분사구(8) 사이의 간격(P) 보다 작도록 하며, 횡방향 유동을 따라 분사구(8)와 분사구(8)의 연결선 중심선상에 서로 평행하도록 위치하는 것이 좋다. Specifically, the pin 10 having a circular cross section in the longitudinal direction according to the present invention has a diameter D f larger than the diameter D of the injection hole 8, as shown in FIG. It is preferable to be smaller than the distance P between the 8 and the injection hole 8, and to be parallel to each other on the connection line centerline of the injection hole 8 and the injection hole 8 along the transverse flow.

또한, 본 발명에 따른 길이방향에 대한 횡단면이 타원형인 핀(10)은 도 8에 도시된 바와 같이, 장축(Lf)이 분사구(8)의 직경(D)보다 크고, 상기 분사구(8)와 분사구(8) 사이 간격(P)보다 작도록 하며, 횡방향 유동을 따라 분사구(8)와 분사구(8)의 연결선 중심선상에 서로 평행하도록 위치하는 것이 좋다.In addition, the pin 10 having an elliptical cross section with respect to the longitudinal direction according to the present invention has a long axis (L f ) is larger than the diameter (D) of the injection hole 8, as shown in Figure 8, the injection hole (8) It is better to be smaller than the distance P between the and the injection hole 8, and to be parallel to each other on the connection line centerline of the injection hole 8 and the injection hole 8 along the transverse flow.

이와 같이, 본 발명에 따른 유출판(2) 및 분사판(4) 사이에 핀(10)이 설치되 는 경우, 상기 핀(10)은 유출판(2)과 분사판(4) 사이에 존재하는 횡방향 유동이 충돌분류에 미치는 영향을 감소시켜, 유출판(2) 내면의 열전달에 미치는 영향을 감소시키도록 작용하며, 이는 냉각성능이 낮은 영역을 최소화하여 연소실 내벽에 높고 균일한 냉각성능을 제공한다. As such, when the fin 10 is installed between the outlet plate 2 and the jet plate 4 according to the present invention, the pin 10 is transversely present between the outlet plate 2 and the jet plate 4. By reducing the influence of the directional flow on the impact classification, it serves to reduce the effect on the heat transfer on the inner surface of the outlet plate (2), which provides a high and uniform cooling performance on the inner wall of the combustion chamber by minimizing the low cooling performance area.

또한, 본 발명에 따른 핀(10)은 유출판(2) 및 분사판(4) 사이에 연결설치되어 추가적으로 연소실 내벽의 구조적 강도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연소실 내벽 상의 전열면적을 증가시켜 연소실 내벽의 냉각성능 향상 및 이에 따른 각 구성요소의 내구성 증가를 도모할 수 있도록 한다. In addition, the fin 10 according to the present invention is connected between the outlet plate 2 and the injection plate 4 can not only increase the structural strength of the combustion chamber inner wall, but also increase the heat transfer area on the combustion chamber inner wall to increase the heat transfer area of the combustion chamber inner wall. To improve the cooling performance and thereby increase the durability of each component.

이에, 본 발명에 따른 핀(10)을 포함하는 연소설비의 내벽구조의 유체흐름을 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이 유출판(2) 및 분사판(4) 사이에 핀(10)이 구비되어 횡방향 유동에 의해 충돌분류에 미치는 영향이 감소됨으로써 충돌분류가 유출판(2)의 내면에 충돌한 이후 상류 및 폭 방향으로 더욱 퍼지게 되어 종래의 냉각방법에서 나타나는 열전달계수가 낮은 영역이 축소 또는 소멸하게 된다.Thus, looking at the fluid flow of the inner wall structure of the combustion equipment including the fin 10 according to the present invention, as shown in Figure 6, the fin 10 is provided between the outlet plate 2 and the injection plate (4) Since the influence on the impact classification is reduced by the lateral flow, the impact classification impinges on the inner surface of the outlet plate 2 and then spreads further upstream and in the width direction, thereby reducing or disappearing the region having a low heat transfer coefficient in the conventional cooling method. do.

이는 연소실 내벽이 보다 균일하게 냉각되도록 하는 것으로서, 핀(10)이 분사판(4)과 유출판(2)에 서로 접촉하도록 하여 구조적인 강도를 증가시키는 효과를 추가로 기대할 수 있으며, 핀(10)의 설치로 인한 전열면적의 증가로 인해 냉각성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.This allows the inner wall of the combustion chamber to be more uniformly cooled. Further, the fin 10 may be in contact with the injection plate 4 and the outlet plate 2 to increase the structural strength. Due to the increase in heat transfer area due to the installation of the cooling effect can be obtained.

한편, 본 발명에 따른 핀(10)의 횡방향 유동에 대한 영향을 극대화하기 위하여 핀(10)의 형상이 길이방향에 대한 횡단면이 좁고 가느다란 타원형인 핀(10)이 설치될 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 핀(10)은 특정적으로 유출판(2)과 분사 판(4) 사이의 유동 압력손실이 적게 발생되도록 핀(10)의 길이방향에 대한 횡단면이 곡면을 갖도록 한다. On the other hand, in order to maximize the effect on the transverse flow of the pin 10 according to the present invention, the pin 10 of the shape of the pin 10 has a narrow narrow cross-section in the longitudinal direction may be installed. Therefore, the fin 10 according to the present invention has a curved cross section in the longitudinal direction of the fin 10 so that the flow pressure loss between the outlet plate 2 and the injection plate 4 is less generated.

본 발명에 따라 설치되는 핀(10)의 위치도 유출판(2)의 냉각성능을 결정짓는 중요한 인자가 되므로 본 발명에 따른 길이방향에 대한 횡단면이 원형 또는 타원형인 하나 이상의 핀(10)이 분사구(8)와 분사구(8)의 연결선 중심선상에 위치하도록 설치된다.Since the position of the pin 10 installed in accordance with the present invention is also an important factor in determining the cooling performance of the outlet plate 2, at least one pin 10 having a circular or oval cross section with respect to the longitudinal direction according to the present invention is the injection hole ( 8) and the injection port 8 is installed so as to be located on the center line.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention in detail and are not intended to limit the scope of the present invention by these examples.

<실시예 1><Example 1>

300mm × 300mm × 20mm 크기를 갖는 판에 직경 10mm의 크기의 구멍을 60mm 간격으로 일정하게 형성시켜 유출구 또는 분사구를 갖는 유출판 및 분사판을 제작하였다. 여기서 분사구와 유출구는 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 엇갈도록 지그재그 형태로 위치되도록 하였다.A hole having a diameter of 10 mm was formed in a plate having a size of 300 mm × 300 mm × 20 mm at regular intervals of 60 mm to produce an outlet plate and a jet plate having an outlet port or a jet port. Here, the injection port and the outlet port are arranged in a zigzag form to cross each other, as shown in FIG.

그 다음, 상기 각각의 유출판 및 분사판 20mm의 간격으로 평행하게 설치한 후에 유출판과 분사판에 유입되는 횡방향 냉각유체가 하나의 방향으로만 흘러갈 수 있도록 입구부와 출구부를 제외한 나머지 외부 공각을 격벽으로 격리시켰다.Then, after installing the outlet plate and the injection plate in parallel at intervals of 20 mm, the remaining external spaces except for the inlet and the outlet part can be removed so that the lateral cooling fluid flowing into the outlet plate and the injection plate can flow in only one direction. Insulated by bulkhead.

그 다음, 상기 유출판과 분사판 사이에 높이 20mm, 폭이 300mm인 덕트를 형 성시키고, 상기 유출판과 분사판의 사이에 길이방향에 대한 횡단면이 원형인 10mm 직경을 갖는 원통형 핀을 유출판 및 분사판의 길이방향에 대하여 수직으로 설치하였다. 여기서, 원통형 핀은 상기 하나의 분사구와 다른 하나의 분사구의 연결선 중심선상에 놓여지며, 이와 다른 원통형 핀은 상기 하나의 분사구와 다른 하나의 유출구와 유출구의 연결선 중심선상에 위치시켰고, 상기 분사판과 유출판 사이의 간격과 사각핀의 높이는 20mm로서 동일하도록하여 상기 원통형 핀을 분사판과 유출판과 연결설치하였다.Then, a duct 20 mm in height and 300 mm in width is formed between the outlet plate and the jet plate, and between the outlet plate and the jet plate, a cylindrical fin having a 10 mm diameter having a circular cross section in the longitudinal direction is formed on the outlet plate and the jet plate. It was installed perpendicularly to the longitudinal direction of. Here, the cylindrical pin is placed on the center line of the connection between the one injection port and the other injection port, the other cylindrical pin is located on the connection line center line of the one injection port and the other outlet and the outlet, The interval between the outlet plate and the height of the square pin is equal to 20mm so that the cylindrical pin is connected to the jet plate and the outlet plate.

그 다음, 상기 유출판, 분사판 및 핀을 포함하는 실험 덕트부를 본 발명을 위해 자체 제작한 유동공급장치에 장착한 후 1개의 7.5HP 블로워(blower)[효성중공업, 한국]를 이용하여 분사구의 직경을 기준으로 한 레이놀드 수 10,000에 해당되는 충돌분류 냉각유체가 유입되도록 하였다. 또 하나의 7.5HP 블로워(blower)[효성중공업, 한국]를 이용하여 덕트의 수력직경을 기준으로 한 레이놀즈 수 12,000과 18,000에 해당되는 횡방향 유동이 유입되도록 하였다. Then, the diameter of the injection hole using one 7.5HP blower (Hyosung Heavy Industries, Korea) after mounting the experimental duct part including the outlet plate, the injection plate, and the fin in a self-made flow supply device for the present invention. On the basis of this, a collision-class cooling fluid corresponding to 10,000 Reynolds numbers was introduced. Another 7.5HP blower (Hyosung Heavy Industries, Korea) was used to introduce lateral flows of 12,000 and 18,000 Reynolds numbers based on the hydraulic diameter of the duct.

이 때, 오리피스 플로우미터(orifice flowmeter)를 이용하여 사용된 냉각공기의 양을 측정하였다. At this time, the amount of cooling air used was measured using an orifice flowmeter.

그 결과를 도 9, 10, 도 12 및 도 13에 나타냈다.The results are shown in FIGS. 9, 10, 12, and 13.

도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 횡방향으로 서로 이웃하는 분사구(8) 및 분사구(8)의 연결선 중심선상에 적어도 하나의 원통형 핀(10)을 설치함으로써, 핀(10)이 설치되지 않은 경우 발생하는 열전달계수가 낮은 영역이 감소하거나 소멸되는 것을 알 수 있었다. 이와 함께 충돌분류에 의해 열전달계수가 증가하는 영역 이 증가하며, 전체적인 열전달계수 분포가 보다 균일해진 것을 알 수 있다. 도 10과 같이 횡방향 유동의 유량이 더욱 더 증가된 경우에는 설치된 핀의 효과가 더욱 더 증가되게 됨을 알 수 있었다. As shown in Figs. 9 and 10, by installing at least one cylindrical pin 10 on the connection line centerline of the injection hole 8 and the injection hole 8 adjacent to each other in the lateral direction, the pin 10 is not provided. In the case of low heat transfer coefficient, the decrease or disappear. In addition, it can be seen that the area where the heat transfer coefficient increases due to the collision classification increases, and the overall heat transfer coefficient distribution becomes more uniform. When the flow rate of the transverse flow is further increased as shown in Figure 10 it can be seen that the effect of the installed pin is further increased.

<실시예 2><Example 2>

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 원통형 핀을 하나의 분사구와 다른 하나의 분사구 연결선 중심선상에 위치하도록 설치하는 것을 제외하고, 하나의 유출구(6)와 다른 하나의 유출구(6)의 연결선 중심선상에만 위치하도록 하였다.Implemented in the same manner as in Example 1, except that the cylindrical pin is installed so as to be positioned on the center line of one injection hole and the other injection hole, the center of the connection line of one outlet 6 and the other outlet 6 It was located only on the ship.

그 다음, 실시예 1과 동일한 방법으로 덕트의 수력직경을 기준으로 한 레이놀드 수 12,000에 해당되는 냉각공기를 유입시켜 실험을 수행하였다. Then, in the same manner as in Example 1 was carried out by injecting cooling air corresponding to the Reynolds number 12,000 based on the hydraulic diameter of the duct.

그 결과를 도 11 및 도 12에 나타냈다.The results are shown in FIGS. 11 and 12.

<비교실시예>Comparative Example

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 원통형 핀을 사용하지 않았으며, 덕트의 수력직경을 기준으로 한 레이놀드 수는 실시예 1과 동일하게 12,000 및 18,000 이었다. In the same manner as in Example 1, but did not use a cylindrical pin, the Reynolds number based on the hydraulic diameter of the duct was 12,000 and 18,000 the same as in Example 1.

그 결과를 도 3, 도 4, 도 12 및 도 13에 나타냈다.The result was shown to FIG. 3, FIG. 4, FIG. 12, and FIG.

도 12에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 핀을 설치하는 경우, 그렇지 않은 경우(비교실시예)보다 평균 열전달계수가 5% 이상 증가하여 냉각성능이 향상되는 결 과를 얻는 것으로 나타났으며, 도 13과 같이 횡방향 유동의 유량이 증가되는 경우에는 비교실시예에 비해 냉각성능이 더욱 더 향상되는 결과가 나타났다.As shown in FIG. 12, in the case of installing the fin of Example 1, the average heat transfer coefficient was increased by 5% or more than otherwise (comparative example), resulting in improved cooling performance. When the flow rate of the lateral flow increases as shown in Figure 13 it was shown that the cooling performance is further improved compared to the comparative example.

그렇지만 실시예 2와 같이 핀을 단순히 하나의 유출구와 다른 하나의 유출구의 중심선상에만 설치한다면 핀이 설치된 부분에서의 열전달 성능을 향상시킬 수 있지만 오히려 횡방향 유동을 하나의 분사구와 다른 하나의 분사구의 연결선 중심선상으로 흘러가게 되어 충돌분류에 대한 냉각성능의 감소를 초래하는 것을 확인하였는바, 이러한 경우, 전체적으로 냉각성능의 향상을 기대할 수 없음을 알 수 있었다.However, as in Example 2, if the fin is simply installed on the center line of one outlet and the other outlet, it is possible to improve the heat transfer performance in the fin-installed part, but rather the lateral flow of one jet and the other It was confirmed that flowing on the center line of the connecting line causes a decrease in the cooling performance against the collision classification. In this case, it was found that the improvement of the cooling performance could not be expected as a whole.

따라서 본 발명에 따른 핀은 하나의 분사구와 다른 하나의 분사구의 연결선 중심선상에 놓여져 횡방향 유동으로부터 충돌분류를 보호할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 하나의 유출구와 다른 하나의 유출구 사이영역에도 열전달 성능을 향상시키기 위해 핀을 설치하는 것이 필요함을 알 수 있었다. Therefore, it can be seen that the pin according to the present invention can be placed on the connection line centerline of one injection hole and the other injection hole to protect the collision classification from the transverse flow. In addition, it was found that it is necessary to install fins to improve heat transfer performance between one outlet and the other outlet.

이와 같이, 핀을 설치하는 경우, 횡방향 유동의 영향을 감소시켜 전체적인 냉각성능을 향상시킴은 물론 분사판과 유출판에 접하도록 설치하여 구조적인 강도를 증가시키는 효과를 얻을 수 있었다.As described above, in the case of installing the fin, the effect of lateral flow is reduced to improve the overall cooling performance, as well as to be in contact with the spray plate and the outlet plate, thereby increasing the structural strength.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the appended claims and their equivalents, rather than the detailed description, are included in the scope of the present invention.

본 발명은 연소실 내벽구조의 길이방향에 대하여 수직으로 핀을 분사구와 분사구의 중심선상에 설치하여 횡방향 유동을 감소 또는 소멸시킴으로써 냉각성능의 저하 또는 냉각성능이 낮은 영역의 발생을 감소 또는 소멸시켜줄 뿐만 아니라 분사판 및 유출판의 구조적인 강도 및 전열면적을 증가시켜 냉각성능을 향상시켜주는 효과가 있다.The present invention not only reduces or eliminates the cooling performance or the occurrence of areas with low cooling performance by installing fins on the center line of the injection hole and the injection hole perpendicular to the longitudinal direction of the combustion chamber inner wall structure. In addition, the structural strength and heat transfer area of the spray plate and the outlet plate are increased to improve the cooling performance.

Claims (5)

가스터빈엔진의 연소실 내벽에 대한 냉각성능을 향상시키기 위한 연소실의 내벽구조에 있어서, In the inner wall structure of the combustion chamber for improving the cooling performance of the gas turbine engine inner wall, 냉각유체가 분사되는 두개 이상의 분사구를 갖는 연소실 내벽 외측에 구비되는 분사판; A jet plate provided outside the inner wall of the combustion chamber having two or more jet holes through which cooling fluid is injected; 상기 분사판과 평행하게 연소실 내벽 내측에 구비되어 연소실 내의 연소가스와 접촉하며 분사된 냉각유체의 유출을 허용하는 두개 이상의 유출구를 갖는 유출판; 및 An outlet plate provided inside the combustion chamber inner wall in parallel with the injection plate and having at least two outlet ports to contact the combustion gas in the combustion chamber and allow the injection of the injected cooling fluid; And 상기 분사판에 구비된 두개 이상의 분사구 중 두개의 분사구 사이에 위치하며 그 일측이 상기 분사판에 연결설치되고 분사판에 연결설치된 일측에 대향되는 타측이 유출판에 연결설치되는 길이방향에 대하여 장축 길이가 분사구 직경보다 크고, 분사구와 분사구 사이 간격보다 작은 횡단면이 타원형인 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈엔진의 연소실 내벽구조.It is located between two injection holes of the two or more injection holes provided in the injection plate, the length of the long axis with respect to the longitudinal direction in which one side is connected to the injection plate and the other side opposite to the one side connected to the injection plate is connected to the outlet plate An inner wall structure of a combustion chamber of a gas turbine engine, characterized by comprising an elliptical fin having a cross section larger than the diameter of the nozzle and smaller than the distance between the nozzle and the nozzle. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 핀이 하나의 분사구와 다른 하나의 분사구의 연결선 중심선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스터빈엔진의 연소실 내벽구조.The inner wall structure of the combustion chamber of the gas turbine engine, characterized in that the pin is located on the center line of the connection line between one injection hole and the other injection hole. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 핀이 하나의 유출구와 다른 하나의 유출구의 연결선 중심선상에 위치하 는 것을 특징으로 하는 가스터빈엔진의 연소실 내벽구조.The combustion chamber inner wall structure of the gas turbine engine, characterized in that the pin is located on the center line of the connection line between one outlet and the other outlet. 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200399763Y1 (en) * 2005-06-03 2005-10-28 연세대학교 산학협력단 Gas Turbine Combustor-Liner Structure of Rectangular Pin-Fin

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