تحليل مقايسه اي عملكرد حرارتي و سيالاتي تكنيك هاي مختلف خنك كاري پره هاي توربين گاز به كمك شبيه سازي عددي در شرايط ساكن و دوار

كارشناسي ارشد

در تمامي كلاس‌هاي توربين گاز، يك مسئله اساسي خنك‌كاري پره‌هاي ثابت و متحرك توربين است و اين مسئله در رديف‌هاي ابتدايي پره هاي توربين از اهميت بيشتري برخوردار است. با توجه به محدوديت دمايي آلياژهاي مورد استفاده، به‌كارگيري روش هايي جهت كاهش دماي اجزاي توربين به‌خصوص پره ها ضروري و لازم خواهد بود. با استفاده از روش‌هاي نوين خنك‌كاري پره‌ها، مي‌توان شرايط افزايش دماي ورودي توربين را فراهم كرده و در راستاي افزايش بازدهي و توان توليدي توربين گاز گام برداشت. از آنجا كه پره‌هاي توربين با سرعت‌هاي دوراني بالايي در حال چرخش مي‌باشند لذا خنك‌كاري پره نيز تحت تأثير دوران پره دستخوش تغييراتي قرار مي‌گيرد. دوران پره باعث ايجاد جريان هاي ثانويه دوراني شده و افزايش اختلاط جريان و انتقال حرارت را به دنبال خواهد داشت. براساس تحقيقات انجام گرفته در اين زمينه، خنك كاري به روش توربولاتورهاي دنده اي از بين تكنولوژي هاي ديگر پيشنهادي، داراي ضريب انتقال حرارت بيشتري خواهد بود. هدف از اين رساله بررسي و امكان‌سنجي سيالاتي و انتقال حرارتي انواع روش هاي خنك كاري داخلي با توربولاتورهاي مختلف پيشنهاد شده جهت استفاده در پره توربين گاز و مقايسه عملكرد حرارتي هريك مي باشد. در اين كار شبيه سازي عددي سه‌بعدي براي چندين نوع روش دنده اي، دو نوع آرايش پين فين، سطوح گسترش‌يافته و هندسه ماتريسي در يك كانال مستطيلي مستقيم و U شكل در حالت ساكن و دوار انجام گرفته است. براي اعتبارسنجي از نتايج تجربي مقالات معتبر استفاده شده است. نتايج نشان مي دهد كه در بين روش هاي رايج مورد استفاده در لبه عقبي پره توربين گاز، روش پين فين هاي دايره اي به‌عنوان روشي با بيشترين عملكرد حرارتي در حالت هاي ساكن و دوار خواهد بود. در بين روش هاي مورد استفاده در مسيرهاي وسطي پره توربين گاز، روش جديد هندسه ماتريسي عملكرد حرارتي بالايي را در شرايط موجود از خود نشان خواهد داد. همچنين مشاهده مي شود كه استفاده از مسيرهاي U شكل با تغيير رفتار جريان در حالت ساكن و دوار موجب افزايش كارايي دنده گذاري هاي انجام شده در آن خواهد بود.

189618

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور - دكتر غلامرضا شهرياري