دانلود فایل بررسی خنک سازی توربین گازی

دسته بندي : کالاهای دیجیتال » رشته مکانیک (آموزش_و_پژوهش)

دانلود پایان نامه بررسی خنک سازی توربین گازی
این پروپوزال در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد

توضیحات:

مقدمه
در اینجا عمدتاً روي موضوعات انتقال جرم و حرارت تمركز مي يابیم چون آنها براي خنك سازي اجزا ي دستگاه توربين بكار مي روند .
خنك سازي توربين بعنوان يك تكنولوژي كليدي براي بهینه سازی موتورهاي توربين گازي
عملكرد يك موتور توربين گازي تا حد زيادي تحت تاثير دماي ورودي توربين مي باشد و افزايش عملكرد قابل توجهی را مي توان با حداكثر دماي ورودي مجاز توربين بدست آورد. از 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 استوکیومتری سوخت بخصوص براي موتورهاي نظامي, نزديكتر مي كند. با اين وجود دمای مجاز اجزای فلزی نمي تواند از تخطی كند. براي كاركردن در دماهاي بالاي اين حد, يك سيستم موثر خنك سازي اجزا مورد نياز است. پيشرفت در خنك سازي, يكي از ابزار اصلي براي رسيدن به دماهاي ورودي توربين بالاتر مي‌باشد و اين امر به اصلاح عملكرد و بهبود عمر توربين منتهي مي شود. انتقال حرارت يك عامل مهم طراحي براي همه بخش هاي يك توربين گاز پيشرفته بخصوص در بخش هاي توربين و محفظه احتراق مي باشد.
چالش هاي خنك سازي براي دماهاي پيوسته در حال افزايش گاز و نسبت فشار كمپرسور

پيشرفت در موتورهاي توربين گاز داراي توان ويژه بالا و بازده بالاي پيشرفته نوعاً با افزايش در دماي عملكرد و نسبت فشار كل كمپرسور ارزيابي مي شود. رايجترين موتورهاي تك چرخه اي با نسبت‌هاي فشار بالاتر و دماهاي گاز بالاتر 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 ایرفویل های 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 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 سوخت به هوا و محدوديت هاي مربوط به بیرون دهی هامي باشد.

براي موتورهاي هوازي پيشرفته, دماهاي ورودي روتور توربين نزديك به و نسبت هاي فشار كمپرسور در حدود 40:1 است. توان ويژه بالا كه براي اين نوع از موتورها, هدف عمده مي باشد, در راستای بازده ی بالا بدست مي‌آيد. چنين شرايط اجرايي بطور ذاتي نيازمند نظارت هاي مرتب از موتور و نظارت براي سلامت پيوسته آن مي باشد.

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

اين فاكتور و نيز 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 oc 1370 توسعه مي يابد.

اين روند دمايي در حال افزايش باعث مي‌شود و دما هاي عملكردي گاز تا حد قابل توجهي از حدهاي قابل قبول فراتر برود اين مستلزم كاربرد خنك سازي در اجزای بخش داغ موتور بخصوص در اجزایی مي باشد كه در معرض محيط داراي دماي بالاتر هستند. هواي نسبتاً سرد از تخليه كمپرسور و در برخي موارد, از مراحل كمپرسور مياني, منبع متعارف براي خنك كردن اجزای توربين مي باشد. بعد از انجام وظيفه خنك سازي, اين هوا به جريان اصلي تخليه مي شود. هواي خنك سازي تخليه شده در هر مرحله خاص خنك سازي عملاً هيچ كاري را در اين مرحله تا قبل از شدت يافتن, تا سرعت جريان اصلي, انجام نمي دهد. اين به افت هاي قابل توجه در كار موتور منتهي مي شود. بطور خلاصه, نقاط ضعف سيستم خنك سازي با هواي آزاد شامل تاثير خنك سازي نسبتاً كم مي باشد و افت قابل توجه انجام كار براي كمپرس هواي خنك سازي و افت هاي مخلوط كردن بازده آيروديناميك توربين را کاهش میدهد. مزيت اصلي سيستم خنك سازي هواي باز آن را به رايج ترين نمونه براي توربين هاي گازي به خاطر سادگي آن در مقايسه با يك سيستم خنك سازي بسته تبديل كرده است.

با توجه به نسبت هاي فشار هواي كمپرس شده براي موتورهاي هوايي كه از 30:1 تجاوز كرده و به 40:1 مي رسد, دماي هواي تخليه كمپرسور به مي‌رسد. اين يك مشكل مهم را در استفاده از اين هوا براي خنك كردن ديسك هاي توربين استاتورها و مجاورت مراحل آخر روتور كمپرسور با در نظر گرفتن اين مطلب كه قابليت دماي ماده براي اين اجزا به محدود شده است, ايجاد مي نمايد. كاربرد يك هواي كم دماتر از يك سري مراحل كمپرسور مياني مي تواند مفيد باشد و اين در صورتي است كه اين هوا داراي فشار كافي بیشتر از فشار بيروني اجزای خنك شده باشد. در برخي موارد, دماي هواي تخليه را مي توان در يك مبدل حرارت بيروني مثلاً با استفاده از يك مدار خنک ساز در موتورهاي هوا يا آب در توربين هاي صنعتي داراي چرخه مركب, كاهش داد.

يك سيستم خنك سازي بسته كه در آن خنك ساز مرتباً در يك حلقه بسته مي چرخد بازده بيشتري را بدست مي دهد ولي اين جايگزين پيچيده تري براي سيستم باز مي باشد. سيستم هاي حلقه بسته كه در آنها از خنك سازهاي فلزي مايع استفاده مي شود براي كاربردهاي فضايي شناخته شده اند. سيستم های خنك سازي بخار بسته كه چندين دهه قبل آزمايش شده اند, عموميت خود را براي توربين هاي گازي صنعتي با كار سنگين بخصوص در طرح هاي توليد نيروي چرخه مركب بدست آورده اند.

پيشرفت در تكنولوژي خنك سازي به همراه پيشرفت هايي در مواد داراي دماي بالا براي رسيدن به دماهاي ورودي بالاتر توربين يك ابزار مهم مي باشند. سيستم هاي خنك سازي بايد براي تضمين اين مطلب طراحي شوند كه دماهاي حداكثر اجزا و گراديان هاي دمايي تجربه شده در طول عملكرد موتور سازگار با حداكثر تنش القا شده توسط عمر عملكردي اجزا مي‌باشد.

طراحي سيستم خنك سازي و فرايند توسعه به تجربه طراحي نوآورانه كه با روشهاي تحليلي اثبات شده و داراي تسهيلات تجربي و نيز مواد پيشرفته و تكنيك هاي توليد مي باشد نياز دارد. كه اين اعتماد لازم براي پيش بيني تاثير دماي اجزای توربين روي عمر و عملكرد موتور را توسعه مي دهد.

يك چالش طراحي اصلي در كسب بازده بالا, به حداقل رساندن سرعت جريان هواي خنك سازي توربين با بهترين پتانسيل خنك سازي آن براي اجزای خواسته شده مي‌‌باشد.

يك فاكتور مضاعف كه بايد در نظر گرفته شود بخصوص در محيط هاي صنعتي, كيفيت هوا/ سوخت مي باشد. كه اغلب باعث فرسايش پوشش هايي است كه اجزای بخش داغ را حفاظت مي كند. عملكرد در چنين محيطي به مسيرهاي خنك سازي بزرگتر براي اجتناب از بسته شدن يا بلوكه شدن آنها نياز دارد.

اجزای توربين گاز اصلي كه نوعاً به خنك سازي نياز دارند شامل:

-پره هاي نازل مرحله 1 و مرحله 2

-تیغه هاي مرحله 1

-ساختار حفاظتي نازل ها و بخش هاي تیز

-مونتاژهای دیسک / روتور توربین

-لینر هاي محفظه احتراق

علاوه بر كاهش دماي اجزا, نقش مهم ديگري براي سيستم خنك سازي, كنترل مستقیم یا غیر مستقیم وضعيت نسبي روتور و استاتور و حفظ شفافيت تیغه توربين مي باشد.

دسته بندی: کالاهای دیجیتال » رشته مکانیک (آموزش_و_پژوهش)

تعداد مشاهده: 3819 مشاهده

فرمت فایل دانلودی:.doc

فرمت فایل اصلی: doc

تعداد صفحات: 92

حجم فایل:5,176 کیلوبایت

قیمت: 55,000 تومان
پس از پرداخت، لینک دانلود فایل برای شما نشان داده می شود. پرداخت و دریافت فایل

برچسب ها: پایان نامه انتخاب یک سیستم خنک سازی توربین گازی دانلود پایان نامه بررسی خنک سازی توربین گازی