گزارش کاراموزی انتقال حرارت در توربین

دسته: فنی و مهندسی
بازدید: 23 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 3223 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 144

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

قیمت فایل فقط 4,000 تومان

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 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.



- استیج توربین موتور واقعی:

درك جنبه های انتقال حرارت برای تمام مولفه های(اجزاء) توربین تحت شرایط واقعی امری مهم است.بعنوان نمونه، سنجش هایی كه بر روی یك توربین تك مرحله تحت شرایط موتور می توانند برای فراهم كردن تمام اطلاعات انتقال حرارت درباره اجزای مسیر گاز استفاده شود.تجهیزات و آزمایشات در مورد استیج های توربین واقعی تحت شرایط موتور بسیار نادر هستند.فقدان ابزارهای دقیق اندازه گیری دما بالا و دشواری در تجهیز توربین با دستگاه های اندازه گیری دما و فشار از جمله دلایل تلاش های محدود در بررسی انتقال حرارت یك استیج واقعی تحت شرایط موتور واقعی می باشند.

اكثر نتایج اولیه بر روی انتقال حرارت روتور- استاتور واقعی توسطDunn از مركز فن آوری پیشرفته Calspan تهیه شده اند.Dunn مقدار قابل توجهی از اطلاعات درباره اندازه گیری های فلوی( جریان ) حرارت برای پره های هادی نازل(دیوار انتهای وایرفویل ها)،پره روتور، نوك روتور، سكو و شراع ها(shroud) را ارائه كرد. Dunn از یك توربین گردان كامل از موتور Gerratt TFE 731-2 استفاده كرد.آنها اندازه گیری فلوی حرارت درباره پره هادی نازل (NGV)، روتور و شراع توربین گزارش كردند.یك مجموعه شوك- تونل برای

ارائه شرایط خوب تعریف شده در نظر گرفته شد و تعداد كافی از پارامترها برای بهبود اطمینان در اطلاعات طراحی و فنون در حال توسعه مطرح گردید. اندازه گیری های فشار استاتیك با استفاده از آشكار سازهای فشار بر روی مقطع كلی توربین بدست آمدند.


شكل 10-2 توزیع عددstanton  بر روی تیغه روتور را نشان می دهد. تحلیل اطلاعات بخوبی تحلیل برای NGV ناشی از مسئله اضافی بدست آوردن اطلاعات بر روی یك مولفه گردان نمی باشد.توزیع های عدد stanton مشابه روی سطوح فشار ومكش پره می تواند به دوران پره كمك نماید. Dunn نشان می دهد كه آنها مشاهده كردند تاثیر دوران تغییرات توزیع عدد stanton برروی فویل هوای  را كاهش میدهد. عدد اوج stanton در فصله تقریبی 3.5% در سمت فشار رخ می داد. عدد stanton به سرعت از لبه هدایت كننده تا حدود 30% فاصله سطح سقوط می كند. توزیع فشار برای پره نشان می دهدكه جریان در حدود37% فاصله سطح در طرف مكش سونیك می شود.در این نقطه عددstanton سطح زیاد می شود و به حداكثر مقدار فاصله سطح دیگر حدود 70% میرسد.جدای از فاصله سطح 70% ، اعداد stanton به طرف دنباله لبه كاهش می یابد . با این حال Dunn هیچ اندازه گیری نزدیك ناحیه دنباله لبه ندارد مگر یك نقطه واحد در فاصله سطح 90% . روی سطح فشار پره عدد stanton از یك مقدار حداكثر در فاصله دور 3.5% تا یك مقدار حداقل در فاصله سطح 25% افت می كند.این یك ناحیه دارای شیب فشار قوی میباشدكه باعث كاهش سرعت جریان بر روی سطح فشار می گردد.سپس در جهت موافق جریان عدد stanton مجددا"تا یك مقدار زیاد در حدود فاصله سطح 70% مانند حالت سطح مكش زیاد می شود.مقادیر عدد stanton از فاصله سطح 70% تا دنباله لبه بر روی سطح فشار كم میشوند.




2.3.2- تاثیر عدد ماخ خروجی و عدد رینولدز:

Nealy توزیع های انتقال حرارت بر روی پره های هدایت نازل بار گیری شده زیاد را در دمای متوسط نشان می دهد و سه پره تحت شرایط حالت یكنواخت قرار دارند. آنها پارامتر ها را تغییر دادند از قبیل عدد ماخ، عدد رینولدز، شدت آشفتگی و نسبت دمای دیوار به گاز. اطلاعات آزمایشگاهی در مجموعه كسكید آیروترمودینامیك در شركت موتور السیون بدست آمدند. Nealy نشان داد كه مكانیزم های پایه ای وجود دارد كه بر انتقال حرارت گاز به فویل هوا تاثیر می گذارند. آنها رفتار زودگذر لایه مرزی ، آشفتگی جریان آزاد، انحنای سطح ایرفویل ،زبری سطح ایرفویل ، شیب فشار ، محل تزریق ماده خنك كننده، جدایش و اتصال مجدد جریان و اندر كنش لایه مرزی – شوك بصورت مكانیك های پایه بررسی كردندكه تاثیرات آنها لازم است بر انتقال حرارت فویل هوا تعیین شود.در این بررسی آنها توجه خود را روی عدد ماخ كسكید خروجی ،عدد  رینولز و شكل ایرفویل متمركز كردند. شكل 21-2 پروفیل های سطح را برای در پره كسكید نشان می دهد. طرح های دو پره موسوم به Mark ?? وC3X دارای شكل هندسی سطح مكش كاملا" متفاوت می باشند. آزمایشات روی این دو طرح یك آگاهی نسبت به تاثیر شكل هندسی سطح مكش برانتقال حرارت را فراهم کردند.


می شوند. مدت دوام نسبی مسیر برابر با نسبت زمان دوام مسیر به پریودعبور مسیر است. بامشاهده حالت های مختلف واضح است كه ضریب انتقال حرارت سطح مكش برای هر حالت بدلیل گذار لایه مرزی قبلی بالاتر هستند.محل گذار با افزایش فركانس مسیردر جهت مخالف جریان به طرف لبه هدایت كننده نزدیك می شود. محل گذار از یك فاصله سطح 1.0~s/l  به حدود0.3 برای بالاترین  فركانس مسیر حركت می كند.حالت آشفتگی تولید شده توسط شبكه دارای یك محل گذار در حدود 0.2~s/l می باشد. Dullenkopf نشان داد كه ناحیه آشفته و مسیر جریان آزاد در خارج از لایه مرزی بطور مستقل عمل می كنند هنگامی كه گذار توسط مسیر در هر محل آغاز می شود.توزیع ضریب انتقال حرارت میانگین زمانی حاصل از كسر زمان آشفته و لایه ای تشكیل می شود،كه در آن كسر زمان آشفته در طول سطح افزایش می یابد. این امر افزایش طول زود گذر در مقایسه با حالت خط پایه (بدون میله ها) را نشان می دهد.سطح فشار یك تاثیر كمتر در مقایسه با تاثیرسطح مكش را نشان می دهد. این امر ممكن است رخ دهد زیرا intermittency ایجاد شده توسط مسیر تقریبا" ثابت است. جزئیات بیشتر در باره تاثیرات intermittency موضعی در بخش بعدی بحث خواهد گردید.

 2.4.3-  پیش بینی های انتقال حرارت تحت تاثیر مسیر:

همانطور كه در بالا شرح داده شد، یكی از دلایل اصلی جریان ناپایدار در توربین های گاز عبارتند از انتشار مسیر ها ازایرفویل های هوایی در جهت مخالف جریان می باشد. این مسیر ها جریان آزاد را با یك سرعت ناپایدار پریودی ، دما و شدت آشفتگی اعمال می كنند. كاهش سرعت همراه با مسیر ممكن است یك جریان همرفتی را بطرف سطح یا مخالف آن ایجاد نماید.مسیر ها یك گذار لایه مرزی لایه ای به آشفته ناپایدار زود هنگام را ایجاد می كنند تا در طرف مكش اتفاق بیافتند. انتقال حرارت همراه با جریان ناپایدار بطور واضح گذار لایه مرزی زود هنگام را نشان                می دهد(شكل43-2).

در این بخش ،ما بر روی نظریه Mayle ومحققان همكاراوتمركز می نماییم تا انتقال حرارت بر سطح را تحت تاثیرعبور مسیر ناپایدار پیش بینی نماییم.Mayle تاثیر گذار آشفته لایه ای را در طراحی موتور توربین گاز نشان داد و پیشنهادهایی با ارزش برای بررسی های بعدی ارائه كرد.او یك شرح عمومی از گذار و شكل های مختلف آن ارائه كرد و نكات نظری و عملی را برای هر حالت گذار امتحان نمود.

قیمت فایل فقط 4,000 تومان

برچسب ها : گزارش کاراموزی انتقال حرارت در توربین , کاراموزی انتقال حرارت در توربین , کارورزی انتقال حرارت در توربین , دانلود گزارش کارآموزی انتقال حرارت در توربین , انتقال حرارت در توربین , انتقال , حرارت , توربین