مشخصات فایل
عنوان: سیستم خنک سازی توربین گازی
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 220

شما در این تحقیق با مطالب  مفید و ارزشمندی در مورد سیستم خنک سازی توربین گازی آشنا خواهید شد.

بخشی از پروژه سیستم خنک سازی توربین گازی را در ادامه مشاهده خواهید نمود:

تکنیک های خنک سازی استفاده شده متداول

رایجترین تکنیک های خنک سازی، بنا به دلایل فوق الذکر، مبتنی بر کاربرد هوای القا شده از تخلیه کمپرسور یا مراحل میانی می باشد شکل 2 یک بخش داغ توربین ژنریک با عوامل اصلی توربین و سیستم خنک سازی کمبوستور را به تصویر می کشد. معرفی جریان نزولی هوای خنک سازی توربین در کمبوستور باعث نارسایی عملکرد توربین می شود چون کار کمتری از هوای خنک سازی کمپرس شده استخراج می شود. در همین زمان مقدار کاهش یافته هوای موجود برای کمبوستور خنک سازی خطی و کنترل پرتو را مشکل تر می سازد. این دارای یک چالش اصلی برای طراحی سیستم خنک سازی است. یک سیستم را انتخاب کنید که به حداقل مقدار هوای خنک سازی برای رسیدن به دمای فلز مورد هدف از مولفه های توربین نیاز داشته باشد و کمترین تاثیر منفی روی دوام موتور، عملکرد, وزن, پرتو تابی، هزینه و پیچیدگی تولید را بوجود می آورد. خارج از این مهمترین ویژگی های موتور, کاهش وزن یک معیار اصلی طراحی برای موتورهای هوایی بوده و دوام دراز مدت و کاهش پرتوتابی اغلب عوامل مورد هدف مهم برای موتورهای صنعتی هستند.

مشکلات خنک سازی

برای یک توربین صنعتی پیشرفته, الزامات جریان هوای خنک سازی به ترتیب 20-25% کل جریان کمپرسور می باشد. این کمیت بزرگ هوا یک منبع افت مهم برای عملکرد چرخه مورد بطور کامل بوده و دارای 3 تاثیر می باشد که بطور نسبی به اصلاح عملکرد توربین در متعادل کردن دمای ورودی بالا متمایل است.

موضوع اول این است که هوای استفاده شده برای خنک سازی با یک دمای کمتر وارد توربین می شود و دمای جریان نزولی کمبوستور را کاهش می دهد. بنابراین برای انتقال یک نیروی خاص, موتور باید در دمای ورودی توربین بالاتر کار کند که می تواند یک موتور خنک نشده باشد. موضوع دوم این است که کنارگذرهای هوای خنک سازی کمبوستور، در نهایت به چالش های بیشتری برای کنترل پرتوها منتهی می شود و توزیع دمای مطلوب در بخش خروجی کمبوستور را ایجاد می نماید. سومین مورد با افت های آیرودینامیکی ارتباط دارد که این زمانی است که هوای خنک سازی معرفی می شود و با جریان گاز اصلی دارای شدت جریان بالا ترکیب می شود. افت آیرو دینامیک که اغلب افت مخلوط کردن نامیده می شود با تزریق خنک ساز در یک گذگاه لایه نازک هوای توربین بوجود می آید و مخلوط سازی متعاقب آن با جریان اصلی ایجاد می شود. این عمدتاً بر حسب کاهش یا افت در کل فشار جریان اصلی گزارش می شود. مراحل اصلی باید برای به حداقل رساندن کمیت هوای خنک سازی استفاده شده و افت های مرتبط با مصرف آن، به منظور رسیدن به حداکثر سودها از دمای چرخه بالا, در نظر گرفته شود. این می تواند یک محدودیت شدید در درجه آزادی باشد که با آن طرح خنک سازی انجام می شود.

آشفتگی جریان اصلی

تحقیقات اولیه روی خنک سازی فیلم همگی تحت شرایط آشفتگی جریان آزاد انجام گرفته است در توربین گازی واقعی، ایرفویل نوسان تولید شده توسط کمبوستور و نیز تاثیر ناپیوسته تولید شده توسط لبه های گردابی ایرفویل با جریان صعودی را تجربه    می کند. این تاثیرات توجه بیشتری را در سالهای اخیر، به خود معطوف داشته است و علت آن این بوده است که نتایج به دست آمده که تحت شرایط کم نوسان به دست آمدند   می تواند به پیش بینی مهم درباره تاثیر خنک سازی فیلم منتهی شود. نوسان جریان آزاد و روند ناپیوسته می تواند به حفاظت فیلم در یک سطح آسیب وارد کند چون مخلوط سازی بیشتر جریان خنک ساز تزریق شده با جریان اصلی، باعث تاثیر خنک سازی فیلم کاهش یافته می شود. بعلاوه، نوسان جریان آزاد و روند ناپیوسته می تواند ضرایب انتقال حرارت را افزایش دهد و باعث افزایش بیشتر در انتقال حرارت به سطح شود. داده های تجربی نشان می دهد که نوسان جریان اصلی افزایش یافته تاثیر فیلم را کاهش می دهد که این اغلب به نسبت رمش بستگی دارد. نسبت رمش بهینه برای سطوح نوسان بالا در دامنه گزارش شده برای سطح کم نوسان بیشتر و وسیع تر می باشد. داده ها نشان      می دهد که تاثیر فیلم برای نسبت رمش کم در منطقه نزدیک به تزریق با افزایش نوسان جریان اصلی تا حد قابل توجهی کاهش می یابد. این تاثیر در نسبت های رمش بالاتر کاهش می یابد. در جریان نزولی از تزریق، تاثیر فیلم با افزایش نوسان برای همه نسبت‌های رمش مطالعه شده کاهش می یابد.

یک بررسی بسیار مهم در موقع برای خنک سازی فیلم از یک ایرفویل تضمین این مطلب است که یک حاشیه کافی بین فشار درونی تغذیه کننده هوای خنک سازی فیلم و فشار استاتیک بیرونی موضعی در نقطه تزریق فیلم وجود دارد. این به معنی اجتناب از احتمال ورود گاز داغ به ایرفویل می‌باشد. مقداری که با آن فشار منبع هوای فیلم از فشار خروج فراتر می رود, معمولاً تحت عنوان حاشیه جریان پشتی تعریف می شود.

در میان دیگر تاثیرات مهم خنک سازی فیلم که طراح باید در نظر داشته باشد افت های حرکتی مرتب با مخلوط کردن خنک ساز با جریان اصلی و تاثیر آن روی عملکرد آیرودینامیکی توربین وجود دارد. با در نظر گرفتن  پیچیدگی کنش متقابل خنک سازی فیلم با جریان اصلی و تعداد بیشتر فاکتورهای که روی تاثیر خنک سازی فیلم اثر می گذارند معتبر سازی داده های طراحی خنک سازی فیلم ایرفویل در آبشارهای توصیه می شود که در آنها شکل هندسی، عدد رینولد، عدد mach، تراکم جریان اصلی به خنک ساز و نسبت های دما و نوسان جریان اصلی همگی برای بازنمایی شرایط طراحی موتور، شبیه سازی می شوند. آثار موجود را می توان برای دستورالعمل در این آزمونها استفاده کرد.

شیارهای خنک سازی فیلم

شیارهای بخش فشار لبه گردابی اغلب جایگزین تزریق لبه گردابی متعارف می شود یا متداولترین نوع کاربرد شیارها می باشد. آنها اصلاحاتی در تاثیر آیرودینامیک توربین را با ممکن ساختن کاهش ضخامت لبه گردابی فراهم می آورند. حتی یک افزایش در جریان خنک سازی برای شیارهای بخش فشار جهت دستیابی به دمای فشار مشابه مورد نیاز می باشد. و کاهش در ضخامت لبه گردابی یک اصلاح در عملکرد شبکه ایجاد می کند. با این پیکربندی, دمای منطقه گردابی به ضریب انتقال حرارت و تاثیر فیلم در منطقه جریان نزولی خروج شیار بستگی دارد.

مقدار قابل توجهی از کار تجربی خنک سازی فیلم اولیه با استفاده از پیکربندی های شیار دو بعدی انجام گرفت. تعدادی از این تحقیقات به تفصیل به همراه یک توسعه جامع از تحلیل های نظری در رابطه با موضوع خنک سازی فیلم دوباره بررسی شده اند. 

فهرست مطالب پروژه سیستم خنک سازی توربین گازی

• انتخاب یک سیستم خنک سازی توربین گازی
• فهرست اسامی نمادها
• تکنیک های خنک سازی استفاده شده متداول
• تاثیر خنک سازی
• مشکلات خنک سازی
• ترکیب پوشش های حصار حرارتی و خنک سازی
• فرایند بهبود خنک سازی ایرفویل (لایه نازک هوا)
• تعریف پارامترهای شباهت انتقال جرم و حرارت اصلی
• کنش متقابل انتقال جرم – حرارت در لایه مرزی ایرفول
• نقش تشابه در رقابت تجربی حرارت ایرفویل توربین و انتقال جرم
• دماهای فلز و تاثیر آن روی عمر مولفه های توربین
• خنک سازی نازل توربین
• کنش متقابل با کمبوستور
• انتقال حرارت تیغه
• تاثیرات ناهمواری
• نسبت رمش
• آشفتگی جریان اصلی
• شیارهای خنک سازی فیلم
• تجمع فیلم
• موضوعات خنک سازی دیواره نهایی
• خنک سازی تیغه توربین
• تاثیرات سه بعدی
• برش عرضی دمای گاز پرتویی
• تاثیرات ناپیوستگی
• تکنیک های خنک سازی تیغه درونی
• تیغه های میله ای
• موضوعات خنک سازی سکو و راس
• خنک سازی ساختار حمایت یا حفاظت پروانه و مکان سازی توربین
• خنک سازی کمبوستور
• خنک سازی تعریق
• خنک سازی نشتی
• همرفتی بخش پشتی افزوده
• پوشش دهی حصار حرارتی
• انتقال حرارت تجربی پیشرفته و معتبر سازی خنک سازی
• ارزیابی های انتقال حرارت و جریان داخلی
• شرایط مرزی تجربی دیسک توربین
• تائید خنک سازی در یک آزمون موتور