تحقیق در مورد سیستم خنک سازی توربین ها

خنك سازي توربين بعنوان يك تكنولوژي كليدي براي توسعه موتورهاي توربين گازي

تعداد صفحات: 200

فرمت : word

عملكرد يك موتور توربين گازي تا حد زيادي تحت تاثير دماي ورودي توربين مي باشد و افزايش عملكرد قابل توجه را مي توان با حداكثر دماي ورودي توربين مجاز بدست آورد. از يك نقطه نظر عملكردي احتراق با دماي ورودي توربين در حدود مي تواند يك ايده ال به شمار آيد چون هيچ كاري براي كمپرس كردن هواي مورد نياز براي رقيق كردن محصولات احتراقي به هدر نمي رود. بنابراين روند صنعتي جاري, دماي ورودي توربين را به دماي استوكيو سوخت بخصوص بردي موتورهاي نظامي, نزديكتر مي كند. با اين وجود دماهاي فلز مولفه مجاز نمي تواند از كند. براي كاركردن در دماهاي گازي بالاي اين حد, يك سيستم خنك سازي مولفه بسيار موثر مورد نياز است. پيشرفت در خنك سازي, يكي از ابزار اصلي براي رسيدن به دماهاي ورودي توربين بالاتر مي‌باشد و اين امر به عملكرد اصلاح شده و عمر بهبود يافته توربين منتهي مي شود. انتقال حرارت يك عامل طراحي مهم براي همه بخش هاي يك توربين گاز پيشرفته بخصوص در بخش هاي توربين و كمبوستور مي باشد. در بحث وضعيت طراحي خنك سازي مصنوعي بخش داغ، بايد به خاطر داشته باشيد كه طراح توربين مرتباً تحت فشارهاي شديد برنامه زمانبدي توسعه, قابليت پرداخت, دوام و انواع ديگر محدوديت هاي درون نظامي مي باشد و همه اينها قوياً انتخاب يك طرح خنك سازي را تحت تاثير قرار ميدهند.

چالش هاي خنك سازي براي دماهاي گاز در حال افزايش بطور پيوسته و نسبت فشار كمپرسور

پيشرفت در موتورهاي توربين گاز داراي توان ويژه بالا و بازده بالاي پيشرفته نوعاً با افزايش در دماي عملكرد و كل نسبت فشار كمپرسور ارزيابي مي شود. رايجترين موتورهاي تك چرخه اي با نسبت‌هاي فشار بالاتر و دماهاي گاز افزايش يافته به شكل متناسب مي تواند توان بيشتري را با همان اندازه و وزن و بازده سوخت موتور كلي بهتر بدست آورد. موتورهاي داراي بهبود دهنده ها از لحاظ ترموديناميكي از نسبت هاي فشار بالاي كمپرسور, بهره نمي برند. آلياژهاي پيشرفته براي لايه ها نازك توربين مي تواند به شكلي ايمن در دماهاي فلز كمتر از عمل كرده و آلياژها براي صفحات و ساختارهاي ساكن به محدود مي شوند. ولي توربين هاي گازي مدرن در دماهاي ورودي توربين عمل مي كنند كه در سن بالاي اين محدوده هاست. همچنين يك تفاوت قابل توجه در دماي عملكردي بين توربين هاي هواپيماي پيشرفته و توربين هاي صنعتي وجود دارد. اين نتيجه تفاوتهاي اصلي در عمر, وزن, كيفيت هوا/ سوخت و محدوديت هاي مربوط به تابش ها مي باشد.

براي موتورهاي هوازي پيشرفته, دماهاي ورودي پره توربين نزديك به و نسبت هاي فشار كمپرسور در حدود 40:1 تبديل به يك واقعيت شده است. توان ويژه بالا كه براي اين نوع از موتورها, هدف عمده مي باشد, در راستاي بهره بالا بدست مي‌آيد. چنين شرايط اجرايي بطور ذاتي نيازمند نظارت هاي مرتب موتور و نظارت پيوسته سلامت مي باشد.

براي موتورهاي صنعتي, الزامات پيشرو, شامل دوام دراز مدت بدون نظارتهاي مرتب و تعميرات كلي مي باشد. نوعاً مولفه هاي صنعتي اصلي حداقل 30000 ساعت بين تعميرات دوام مي آورند و داراي توان بالقوه براي تعمير گونه اي هستند كه ميتوان عمر موتور را تا 100000 ساعت توسعه داد. اين با عمر مولفه توربين هواپيما كه تنها چند هزار ساعت است مقايسه مي شود.

اين فاكتور و نيز لازم معمول فشار تخليه كمپرسور كه بايد كمتر از فشار منبع سوخت خط لوله گاز موجود باشد, به يك مادي ورودي پره توربين تقريباً بالا منتهي مي شود. حد TRIT براي يك توربين گاز صنعتي پيشرفته در دامنه 1260 تا فرمول توسعه مي يابد.

دانلود در ادامه ..........