The work is devoted to the problem of increasing efficiency of power gas turbine units (microturbines). One of ways to improve efficiency is to increase gas temperature in front of the turbine. Cooling of gas turbine elements is difficult. One of the solutions to the problem may be the method of thermal emission cooling. The purpose of this work is to estimate the potential effect of thermal emission cooling of turbine blades on efficiency. The mentioned aim is achieved by analyzing the main factors influencing the efficiency of the power gas turbine unit. Calculated estimations of thermal condition of turbine blades with thermo-emission cooling depending of electron work function and gas temperature in front of the turbine. The most significant results of the work are the obtaining of dependence of efficiency of power gas turbine unit on the value of electron work function (thermo emission cooling) and its surface temperature. Besides, as a result of numerical estimations it was established for the first time that the blade temperature of the turbine with thermal emission cooling can reach the value of about 1000 K at the electron work function 1 eV and at the gas temperature in front of the turbine 2700 K (by 7-8 % higher than modern power gas turbines). The obtained results can be applied in practice in terms of justification of thermal emission cooling application in gas turbines. The method of thermal emission cooling can be applied in micro turbines, large power turbines, aircraft engines.

Lucrarea are ca subiect problema sporirii eficienței centralelor cu turbine cu gaz, inclusiv a microturbinelor. Una dintre principalele modalități de îmbunătățire a eficienței este creșterea temperaturii gazului din fața turbinei. Răcirea elementelor microturbinei este dificilă din cauza dimensiunilor lor geometrice reduse. Scopul lucrări constă în evaluarea efectului potențial al răcirii cu emisii termice a palelor turbinei asupra valorii randamentului. Acest obiectiv este atins prin derivarea analitică a unei noi relații care leagă eficiența, temperatura și funcția de lucru a electronilor suprafeței palelor și prin efectuarea de calcule detaliate ale stării termice a palelor turbinei cu răcire termionică pentru valorile date ale funcției de lucru a electronilor suprafeței palelor turbinei și a temperaturii gazului din fața turbinei, care determină randamentul turbinei. Cele mai semnificative rezultate ale lucrării sunt: stabilirea dependenței eficienței unei centrale cu turbină cu gaz de valoarea funcției de lucru a electronilor (răcire termionică) și de temperatura suprafeței paletei turbinei. Ca rezultat al calculului, s-a constatat că temperatura unei palete a turbinei cu răcire termionică poate atinge o valoare de ordinul 1000 K atunci când lucrul de emisie a electronilor de pe suprafeței palei turbinei este egală cu 1 eV și la o temperatură a gazului în fața turbinei de 2700 K. La această temperatură a gazului în fața turbinei, eficiența ( randamentul) turbinei sporește cu 7-8%. Semnificația rezultatelor obținute constă în faptul că rezultatele obținute pot fi aplicate în practică în ceea ce privește fundamentarea utilizării răcirii termionice în turbine cu gaz și în stabilirea faptului că răcirea termionică își poate găsi aplicația în microturbine, turbine de mare putere și motoare de aeronave.

Работа посвящена проблеме повышения КПД энергетических газотурбинных установок, в том числе микротурбин. Одним из основных способов улучшения эффективности является повышение температуры газа перед турбиной. Охлаждение элементов микротурбин затруднено из-за их малых геометрических размеров. Одним из решений проблемы может стать метод термоэмиссионного охлаждения. Цель настоящей работы – оценить потенциальное влияние термоэмиссионного охлаждения лопаток турбины на КПД. Указанная цель достигается аналитическим выводом новой зависимости, связывающей КПД, температуру и работу выхода электронов поверхности лопаток и проведением детальных расчетов теплового состояния лопаток турбин с термоэмиссионным охлаждением для заданных значений работы выхода электронов поверхности лопаток турбины и температуры газа перед турбиной, определяющей КДП. Наиболее существенными результатами работы являются: зависимость КПД энергетической газотурбинной установки от величины работы выхода электронов (термоэмиссионного охлаждения) и температуры поверхности лопатки турбины. В результате расчета установлено, что температура лопатки турбины с термоэмиссионным охлаждением может достигать величины порядка 1000 К при работе выхода электронов поверхности лопатки турбины равной 1 эВ и при температуре газа перед турбиной 2700 К. При такой температуре газа перед турбиной КПД на 7-8 % выше. Значимость полученных результатов заключается в том, что полученные результаты можно применять на практике в части обоснования применения термоэмиссионного охлаждения в газовых турбинах и в установлении того факта, что термоэмиссионное охлаждение может найти свое применение в микротурбинах, крупных энергетических турбинах, авиационных двигателях.