مقاله موضوعات خنك سازی سكو و راس ,انتخاب یك سیستم خنك سازی توربین گازی

موضوعات خنك سازی سكو و راس

معلوم شده است كه تاثیر طرح راس تیغه كه قویاً نشت گاز داغ در راس را تحت تاثیر قرار می دهد، یك توزیع كننده اصلی به تاثیر آیرودینامیكی توربین های می باشد. راس های تیغه نوعاً از سطوح توسعه یافته در وضعیت های پرتویی دور از تیغه در حال گردش تشكیل شده اند كه در معرض گازهای داغ در همه جهات قرار گرفته و خنك سازی آنها مشكل بوده و مورد هدف توان پتانسیل برای پوشش دهی بخاطر سایش در برابر حالت ساكن خارجی می باشند.

داده های تجربی كمی برای توزیع های انتقال حرارت در راس های تو رفته وجود دارد كه برای توربین‌های در حال دوران با مقیاس كامل كه در حال كار در شرایطی هستند كه محیط موتور واقعی را شبیه سازی می كند، به دست آمده است. به خوبی معلوم شده است كه تفاوت فشار بین بخش فشار و مكش تیغه ها جریان را از طریق فاصله آزاد راس ایجاد می كند. یك راس تخت در اكثر موارد قابل قبول نمی باشد چون آسیب های شدیدی به وجود می آید كه می تواند با سایش راس در مورد

طرح راس جامد، ارتباط داشته باشند. اكثر طرح های راس تیغه یك حفره مربع شكل را با دیواره نازك در راستای بخش فشار و مكش ایجاد می كند كه در وضعیت سایش راس، از آسیب كمتری برخوردار است. 

محققان متعددی روشهای كاهش افت های عملكرد را با كنترل نشت راس, مورد بررسی قرار داده اند. مخلوط كردن جریان نشت با جریان گذرگاه روتور باعث افت فشار كل شده و بازده مرحله توربین را كاهش می دهد. افت ها در طول تشكیل یك گرداب نشتی و كنش متقابل آن با گرداب گذرگاه منشا می گیرد. تحقیقات اخیراً منتشر شده از مفهوم یك توسعه سكوی راس استفاده می كند كه یك بال كوتاه بدست آمده با توسعه جزئی سكوی راس در جهت مماس می باشد. استفاده از یك توسعه راس بخش فشار می تواند تا حد زیادی روی میدان آیرودینامیكی محلی با تضعیف ساختار گردابی نشت، اثر كند. تحقیقات آنها نشان داده اند كه بهره كل به كل قابل توجه با استفاده از توسعه های سكوی راس ممكن می باشد.

بافر كردن مجموعه دیسك و روشهای خنك سازی دیسك

گرچه ایرفویل های توربین در معرض بارهای حرارتی بالاتری قرار گرفته اند, دیسك توربین باید بعنوان مهمترین مولفه در زمان بررسی نقص اصلاح شود. چون آلیاژهای دیسك دارای قابلیت ها و ظرفیت های دمایی بسیار كمتر از مواد ایرفویل می باشد.

انتخاب یك سیستم خنك سازی توربین گازی

Boris Glezer

راه حل های توربین بهینه سازی شده, سان دیگو, كالیفرنیا, U.S.A

این فصل عمدتاً روی موضوعات انتقال جرم و حرارت تمركز می یابد چون آنها برای خنك سازی مولفه های دستگاه توربین بكار می روند و انتظار می رود كه خواننده با اصول مربوطه در این رشته ها آشنایی داشته باشد. تعدادی از كتابهای فوق العاده (1-7) در بررسی این اصول توصیه می شوند كه شامل Streeter، دینامیك ها یا متغیرهای سیال Eckert و Drake، تجزیه و تحلیل انتقال جرم و حرارت، Incropera و Dewitt، اصول انتقال حرارت و جرم, Rohsenow و Hartnett، كتاب دستی انتقال حرارت, Kays، انتقال جرم و حرارت همرفتی, Schliching، تئوری لایه مرزی، و Shapiro، دینامیك ها و ترمودینامیك های جریان سیال تراكم پذیر وقتی یك منبع جامع اطلاعات موجود باشد. 

- سرعت صورت

b- بعد خطی در عدد دورانی

A- منطقه مرجع, منطقه حلقوی مسیر گاز

A_g – سطح خارجی لایه نازك هوا

 - عدد شناوری

BR,M- سرعت وزش

CP- حرارت ویژه در فشار ثابت

d-قطر هیدرولیك

e- ارتفاع آشفته ساز

 -عدد اكرت

g- شتاب گریز از مركز

FP= پارامتر جریان برای هوای خنك سازی

G= پارامتر ناهمواری انتقال حرارت

Gr=  - عدد گراشوف

h- ضریب انتقال حرارت

ht- ضریب انتقال حرارت افزایش یافته با آشفته سازها

 -نسبت شار اندازه حركت

k- رسانایی حرارتی

 -رسانایی حرارتی سیال

L-طول مربع

m-سرعت جریان جرم

mc- سرعت جریان خنك سازی

M= - سرعت رمش

Ma= r/a- عدد mach

rpm وN- سرعت پروانه

NUL= hL/kf- عدد Nusselt

Pr=  -عدد pradtl

PR= نسبت فشار كمپرسور

Ps=فشار استاتیك

Pt= فشار كل

Ptin-فشار كل ورودی

Q- سرعت انتقال حرارت-سرعت انتقال انرژی

 شار حرارتی

P- شیب بام آشفته ساز

r- وضعیت شعاعی

R- شعاع میانگین, شعاع احتراق ساز (كمبوستور), مقاومت, ثابت گاز

Ri-شعاع موضعی پره

Rt- شعاع نوكم پره

Rh=شعاع توپی یا سر لوله پره

Rel=  - عدد رینولرز براساس قطر هیدرولیك

ReL= - عدد رینولرز براساس L

Ro= wb/v- عدد دورانی

Ros= 1/Ro- عدد Rossby

S-فاصله سطح نرمال شده

St- عدد Stanton

t- زمان

Tc- دمای هوای خنك سازی و نیز دمای تخلیه كمپرسور

Tf- دمای فیلم سطح

Tg- دمای گاز

Tgin- دمای گاز ورودی

Tm- دمای فلز, و نیز دمای لایه مخلوط سازی

Tref- دمای مرجع

Tst- دمای استاتیك موضعی

Tu- شدت جریان آشفتگی

- نوسان سرعت محوری محلی

uin- سرعت محوری گاز  ورودی