گزارش کاراموزی انتقال حرارت در توربین

گزارش کاراموزی انتقال حرارت در توربین در 144 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه

در این فصل ما بر روی تاثیر پارامترهای گوناگون و خصوصیات انتقال حرارت خارجی اجزاء توربین تمركز می نماییم.پیشرفتها در طراحی محفظه احتراق منجر به دماهای ورودی توربین بالا تر شده اند كه به نوبه خود بر روی بار حرارتی و مولفه های عبور گاز داغ تاثیر می گزارد.دانستن تاثیرات بار حرارتی افزایش یافته از اجزایی كه گاز عبور می كند طراحی روشهای موثرسرد كردن برای محافظت از اجزاء امری مهم است.گازهای خروجی از محفظه احتراق به شدت متلاطم می باشد كه سطوح و مقادیر تلاطم 20تا 25% در پره مرحله اول می باشد.مولفه های مسیر گاز داغ اولیه ،پره های هادی نازل ثابت و پره های توربین درحال دوران می باشد. شراعهای توربین، نوك های پره، سكوها و دیواره های انتهایی نیز نواحی بحرانی را در مسیر گاز داغ نشان می دهد. برسی های كار بردی و بنیادی در ارتباط با تمام مولفه های فوق به درك بهتر و پیش بینی بار حرارتی به صورت دقیق تر كمك كرده اند . اكثر برسی های انتقال حرارت در ارتباط با مولفه های  مسیر گاز داغ مدل هایی در مقیاس بزرگ هستند كه در شرایط شبیه سازی شده بكار می روند تا درك بنیادی از پدیده ها را فراهم سازد. مولفه ها با استفاده از سطوح صاف و منحنی شبیه سازی شده اند كه شامل مدل های لبه راهنما و كسكید های[1] ایرفویل های مقیاس بندی شده می باشد. در این فصل، تمركز بر روی نتایج آزمایشات انتقال حرارت بدست آمده توسط محققان گوناگون روی مولفه های مسیر گاز خواهد بود. انتقال حرارت به پره های مرحله اول در ابتدا تحت تاثیر پارامترهای از قبیل پروفیل دمای خروجی محفظه احتراق،تلاطم زیاد جریان آزاد و مسیر های داغ می باشد .انتقال حرارت به تیغه های روتور مرحله اول تحت تاثیر تلاطم جریان آزاد متوسط تا كم ، جریان های حلقوی نا پایدار ، مسیر های داغ و البته دوران می باشد.

2.1.1- سرعت خروجی محفظه احتراق و پروفیل های دما

سطوح تلاطم در محفظه احتراق خیلی مهم هستند كه ناشی از تاثیر چشمگیر انتقال حرارت همرفتی به مولفه های مسیر گاز داغ در توربین می باشد. تلاطم تاثیر گزار بر روی انتقال حرارت توربین ها در محفظه احتراق تولید می شود كه ناشی از سوخت به همراه گاز های كمپرسور می باشد.آگاهی از قدرت تلاطم تولید شده توسط محفظه احتراق برای طراحان در بر آورد مقادیر انتقال حرارت در توربین مهم است.تلاطم محفظه احتراق كاهش یافته، می تواند منجر به كاهش بار حرارتی در اجزاء توربین و عمر طولانی تر و همچنین كاهش نیاز به سرد كردن می شود. بر سی های انجام شده بر روی اندازه گیری سرعت خروجی محفظه احتراق و پروفیل های تلاطم متمركز شده است.

Goldstein سرعت خروجی و پروفیل های تلاطم را برای محفظه احتراق مدل نشان داد.Moss وOldfield طیف های تلاطم را در خروجی های محفظه احتراق نشان دادند.هركدام از بر سی های فوق در فشار اتمسفر و دمای كم انجام شد. اگرچه بدست آوردن بدست آوردن انرازه گیری ها تحت شرایط واقعی مشكل است اما برای یك طراح توربین گاز درك بهبود هندسه محفظه احتراق و پروفیل های گاز خروجی از محفظه امری ضروری است. این اطلاعات به بهبود شرایط هندسه و تاثیرات نیاز های سرد كردن توربین كمك می نماید.

اخیرا"،Goebel سرعت محفظه احتراق و پروفیل های تلاطم در جهت موافق جریان یك محفظه احتراق كوچك با استفاده از یك سیستم سرعت سنج دوپلر ولسیمتر(LDV)را اندازه گیری كردنند.آنهاسرعت نرمالیزه شده،تلاطم وپروفیل های دمای موجود برای تمام آزمایش های احتراق را نشان دادند.آنها یك محفظه احتراق از نوع قوطی مانندبكار رفته در موتور های توربین گاز مدرن را استفاده كردند، كه در شكل1-2نشان داده شده است.جریان از كمپرسور و از طریق سوراخ ها وارد محفظه احتراق می شود و با سوخت محترق در محل های متفاوت در جهت موافق جریان مخلوط می شود. طراحی محفظه احتراق حداقل مستلزم یك افت فشار از طریق محفظه احتراق تا ورودی توربین است.فرایند محفظه احتراق توسط اختلاط تدریجی هوای فشرده با سوخت در محفظه قوطی شكل كنترل می شود. طراحان محفظه احتراق نوین نیز بر روی مشكلات و مسائل تركیب و فرایند اختلاط  هوا-سوخت تمركز می نمایند احتراق تمیز نیز یك مسئله و كانون برای طراحان ناشی از استاندارد های محیطی  الزامی شده توسط دولت فدرال آمریكا و EPA می باشد. با این حال ،طراح محفظه احتراق یك مسئله مورد بحث در این كتاب نمی باشد.

1.cascades