مشخصات فایل
عنوان: سيستم خنك سازی توربين گازی
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 220

شما در این تحقیق با مطالب  مفید و ارزشمندی در مورد سيستم خنك سازی توربين گازی آشنا خواهید شد.

بخشی از پروژه سيستم خنك سازی توربين گازی را در ادامه مشاهده خواهید نمود:

تكنيك هاي خنك سازي استفاده شده متداول

رايجترين تكنيك هاي خنك سازي، بنا به دلايل فوق الذكر، مبتني بر كاربرد هواي القا شده از تخليه كمپرسور يا مراحل مياني مي باشد شكل 2 يك بخش داغ توربين ژنريك با عوامل اصلي توربين و سيستم خنك سازي كمبوستور را به تصوير مي كشد. معرفي جريان نزولي هواي خنك سازي توربين در كمبوستور باعث نارسايي عملكرد توربين مي شود چون كار كمتري از هواي خنك سازي كمپرس شده استخراج مي شود. در همين زمان مقدار كاهش يافته هواي موجود براي كمبوستور خنك سازي خطي و كنترل پرتو را مشكل تر مي سازد. اين داراي يك چالش اصلي براي طراحي سيستم خنك سازي است. يك سيستم را انتخاب كنيد كه به حداقل مقدار هواي خنك سازي براي رسيدن به دماي فلز مورد هدف از مولفه هاي توربين نياز داشته باشد و كمترين تاثير منفي روي دوام موتور، عملكرد, وزن, پرتو تابي، هزينه و پيچيدگي توليد را بوجود مي آورد. خارج از اين مهمترين ويژگي هاي موتور, كاهش وزن يك معيار اصلي طراحي براي موتورهاي هوايي بوده و دوام دراز مدت و كاهش پرتوتابي اغلب عوامل مورد هدف مهم براي موتورهاي صنعتي هستند.

مشكلات خنك سازي

براي يك توربين صنعتي پيشرفته, الزامات جريان هواي خنك سازي به ترتيب 20-25% كل جريان كمپرسور مي باشد. اين كميت بزرگ هوا يك منبع افت مهم براي عملكرد چرخه مورد بطور كامل بوده و داراي 3 تاثير مي باشد كه بطور نسبي به اصلاح عملكرد توربین در متعادل کردن دماي ورودي بالا متمايل است.

موضوع اول اين است كه هواي استفاده شده براي خنك سازي با يك دماي كمتر وارد توربين مي شود و دماي جريان نزولي كمبوستور را كاهش مي دهد. بنابراين براي انتقال يك نيروي خاص, موتور بايد در دماي ورودي توربين بالاتر كار كند كه مي تواند يك موتور خنك نشده باشد. موضوع دوم اين است كه كنارگذرهاي هواي خنك سازي كمبوستور، در نهايت به چالش هاي بيشتري براي كنترل پرتوها منتهي مي شود و توزيع دماي مطلوب در بخش خروجي كمبوستور را ايجاد مي نمايد. سومين مورد با افت هاي آيروديناميكي ارتباط دارد كه اين زماني است كه هواي خنك سازي معرفي مي شود و با جريان گاز اصلي داراي شدت جريان بالا تركيب مي شود. افت آيرو ديناميك كه اغلب افت مخلوط كردن ناميده مي شود با تزريق خنك ساز در يك گذگاه لايه نازك هواي توربين بوجود مي آيد و مخلوط سازي متعاقب آن با جريان اصلي ايجاد مي شود. اين عمدتاً بر حسب كاهش يا افت در كل فشار جريان اصلي گزارش مي شود. مراحل اصلي بايد براي به حداقل رساندن كميت هواي خنك سازي استفاده شده و افت هاي مرتبط با مصرف آن، به منظور رسيدن به حداكثر سودها از دماي چرخه بالا, در نظر گرفته شود. اين مي تواند يك محدوديت شديد در درجه آزادي باشد كه با آن طرح خنك سازي انجام مي شود.

آشفتگي جريان اصلي

تحقيقات اوليه روي خنك سازي فيلم همگي تحت شرايط آشفتگي جريان آزاد انجام گرفته است در توربين گازي واقعي، ايرفويل نوسان توليد شده توسط كمبوستور و نيز تاثير ناپيوسته توليد شده توسط لبه هاي گردابي ايرفويل با جريان صعودي را تجربه    مي كند. اين تاثيرات توجه بيشتري را در سالهاي اخير، به خود معطوف داشته است و علت آن اين بوده است كه نتايج به دست آمده كه تحت شرايط كم نوسان به دست آمدند   مي تواند به پيش بيني مهم درباره تاثير خنك سازي فيلم منتهي شود. نوسان جريان آزاد و روند ناپيوسته مي تواند به حفاظت فيلم در يك سطح آسيب وارد كند چون مخلوط سازي بيشتر جريان خنك ساز تزريق شده با جريان اصلي، باعث تاثير خنك سازي فيلم كاهش يافته مي شود. بعلاوه، نوسان جريان آزاد و روند ناپيوسته مي تواند ضرايب انتقال حرارت را افزايش دهد و باعث افزايش بيشتر در انتقال حرارت به سطح شود. داده هاي تجربي نشان مي دهد كه نوسان جريان اصلي افزايش يافته تاثير فيلم را كاهش مي دهد كه اين اغلب به نسبت رمش بستگي دارد. نسبت رمش بهينه براي سطوح نوسان بالا در دامنه گزارش شده براي سطح كم نوسان بيشتر و وسيع تر مي باشد. داده ها نشان      مي دهد كه تاثير فيلم براي نسبت رمش كم در منطقه نزديك به تزريق با افزايش نوسان جريان اصلي تا حد قابل توجهي كاهش مي يابد. اين تاثير در نسبت هاي رمش بالاتر كاهش مي يابد. در جريان نزولي از تزريق، تاثير فيلم با افزايش نوسان براي همه نسبت‌هاي رمش مطالعه شده كاهش مي يابد.

يك بررسي بسيار مهم در موقع براي خنك سازي فيلم از يك ايرفويل تضمين اين مطلب است كه يك حاشيه كافي بين فشار دروني تغذيه كننده هواي خنك سازي فيلم و فشار استاتيك بيروني موضعي در نقطه تزريق فيلم وجود دارد. اين به معني اجتناب از احتمال ورود گاز داغ به ايرفويل مي‌باشد. مقداري كه با آن فشار منبع هواي فيلم از فشار خروج فراتر مي رود, معمولاً تحت عنوان حاشيه جريان پشتي تعريف مي شود.

در ميان ديگر تاثيرات مهم خنك سازي فيلم كه طراح بايد در نظر داشته باشد افت هاي حركتي مرتب با مخلوط كردن خنك ساز با جريان اصلي و تاثير آن روي عملكرد آيروديناميكي توربين وجود دارد. با در نظر گرفتن  پيچيدگي كنش متقابل خنك سازي فيلم با جريان اصلي و تعداد بيشتر فاكتورهاي كه روي تاثير خنك سازي فيلم اثر مي گذارند معتبر سازي داده هاي طراحي خنك سازي فيلم ايرفويل در آبشارهاي توصيه مي شود كه در آنها شكل هندسي، عدد رينولد، عدد mach، تراكم جريان اصلي به خنك ساز و نسبت هاي دما و نوسان جريان اصلي همگي براي بازنمايي شرايط طراحي موتور، شبيه سازي مي شوند. آثار موجود را مي توان براي دستورالعمل در اين آزمونها استفاده كرد.

شيارهاي خنك سازي فيلم

شيارهاي بخش فشار لبه گردابي اغلب جايگزين تزريق لبه گردابي متعارف مي شود يا متداولترين نوع كاربرد شيارها مي باشد. آنها اصلاحاتي در تاثير آيروديناميك توربين را با ممكن ساختن كاهش ضخامت لبه گردابي فراهم مي آورند. حتي يك افزايش در جريان خنك سازي براي شيارهاي بخش فشار جهت دستيابي به دماي فشار مشابه مورد نياز مي باشد. و كاهش در ضخامت لبه گردابي يك اصلاح در عملكرد شبكه ايجاد مي كند. با اين پيكربندي, دماي منطقه گردابي به ضريب انتقال حرارت و تاثير فيلم در منطقه جريان نزولي خروج شيار بستگي دارد.

مقدار قابل توجهي از كار تجربي خنك سازي فيلم اوليه با استفاده از پيكربندي هاي شيار دو بعدي انجام گرفت. تعدادي از اين تحقيقات به تفصيل به همراه يك توسعه جامع از تحليل هاي نظري در رابطه با موضوع خنك سازي فيلم دوباره بررسي شده اند. 

فهرست مطالب پروژه سيستم خنك سازی توربين گازی

• انتخاب يك سيستم خنك سازي توربين گازي
• فهرست اسامی نمادها
• تكنيك هاي خنك سازي استفاده شده متداول
• تاثير خنك سازي
• مشكلات خنك سازي
• تركيب پوشش هاي حصار حرارتي و خنك سازي
• فرايند بهبود خنك سازي ايرفويل (لايه نازك هوا)
• تعريف پارامترهاي شباهت انتقال جرم و حرارت اصلي
• كنش متقابل انتقال جرم – حرارت در لايه مرزي ايرفول
• نقش تشابه در رقابت تجربي حرارت ايرفويل توربين و انتقال جرم
• دماهاي فلز و تاثير آن روي عمر مولفه هاي توربين
• خنك سازي نازل توربين
• كنش متقابل با كمبوستور
• انتقال حرارت تيغه
• تاثيرات ناهمواري
• نسبت رمش
• آشفتگي جريان اصلي
• شيارهاي خنك سازي فيلم
• تجمع فيلم
• موضوعات خنك سازي ديواره نهايي
• خنك سازي تيغه توربين
• تاثيرات سه بعدي
• برش عرضي دماي گاز پرتويي
• تاثيرات ناپيوستگي
• تكنيك هاي خنك سازي تيغه دروني
• تيغه هاي ميله اي
• موضوعات خنك سازي سكو و راس
• خنك سازي ساختار حمايت يا حفاظت پروانه و مكان سازي توربين
• خنك سازي كمبوستور
• خنك سازي تعريق
• خنك سازي نشتي
• همرفتي بخش پشتي افزوده
• پوشش دهي حصار حرارتي
• انتقال حرارت تجربي پيشرفته و معتبر سازي خنك سازي
• ارزيابي هاي انتقال حرارت و جريان داخلي
• شرايط مرزي تجربي ديسك توربين
• تائيد خنك سازي در يك آزمون موتور