دسته بندی | گزارش کارآموزی و کارورزی |
فرمت فایل | doc |
حجم فایل | 112 کیلو بایت |
تعداد صفحات فایل | 71 |
فهرست مطالب
عنوان |
صفحه |
پیشگفتار .................................................................................................... |
1 |
مقدمه .................................................................................................... |
2 |
نیروگاه شهید سلیمی.................................................................................. |
4 |
سوخت مصرفی ...................................................................................... |
5 |
آب مصرفی............................................................................................ |
6 |
دیگ بخار ( بویلر ) .................................................................................... |
7 |
توربین .................................................................................................. |
8 |
ژنراتور .................................................................................................. |
10 |
پست فشار قوی ...................................................................................... |
11 |
مشخصات سایر قسمتها به اختصار .................................................... |
12 |
روند حرارت دهی و بدست آوردن بخار سوپرهیت ............................. |
17 |
سیکل نیروگاه و نمودار درجه حرارت انتروپی (T – S ) .................... |
20 |
بلوک دیاگرام مسیر بسته آب و بخار................................................... |
23 |
سیستم آب تغذیه بویلر ............................................................................ |
24 |
سیستم بویلر (کوره احتراق ) .............................................................. |
34 |
سیستم توربین و بخار.......................................................................... |
38 |
سیستم آبکندانسیت............................................................................. |
48 |
سیستم بخارهای استراکشن ................................................................... |
56 |
سیستم تخلیهها و درینها ........................................................................ |
62 |
نقشهها ................................................................................................... |
|
پیشگفتار
مطالبی که در این گزارش بیان شده گوشهای بسیار کوچک از قسمتهای مختلف نیروگاه عظیم نکاء میباشد. که سعی کردهام عمده موارد مهم و کاربردی که در یک نگاه و بطور مختصر مورد نیاز خواهد شد را بیان کنم.
در جزوه حاضر سیکل نیروگاه و نقشههایی جامعیت داشته و خلاصهای از قسمتهای اصلی نیروگاه که نقش کلیدی در کاربری این صنعت مادر را دارا میباشند، تا حد امکان توضیح دادهام.
واجب است از تمام مسئولین نیروگاه، متخصصین قسمت معاونت مهندسی و قسمت آموزش که امکان این مهم را فراهم ساختند کمال سپاس و قدردانی ابراز نمایم.
باتشکر
فاطمه ولی
مقدمه
انسان همواره برای رفاه زندگی خود در تکاپو بوده و هست. ابتدا نیروی ماهیچهای را امتحان کرد که با کهولت سن رفته رفته فرسایش مییافت.
سپس انرژی باد و در کنار آن از انرژی پتانسیل آب استفاده نمود. با گذشت زمان دید بازتری پیدا کرد که باعث درک انرژی بخار شد. استفاده از انواع انرژی همچون: انرژی شیمیایی، جزر و مد دریاها، انرژی هیدرولیکی، هستهای و بالاخره انرژی نورانی خورشید را نیز آموخت که همه در خدمت پیشرفت و تکامل انسان میباشند. در این میان بهترین نوع انرژی باید دارای خصوصیات کاملی باشد.
انرژی الکتریکی یکی از بهترین فرمهای انرژی میباشد زیرا :
1- توزیع و انتقال آن به راحتی و بطور مطمئن صورت میگیرد ( انتقال انرژی الکتریکی از طریق خطوط نیرو در مقایسه با حمل سوخت با وسایل نقلیه. )
2- دستگاههای متنوعی را میتوان با آن بکار انداخت.
3- راندمان انرژی الکتریکی در تبدیل به انرژیهای دیگر بالاست ( راندمان یک بخاری الکتریکی % 100 میباشد درصورتیکه راندمان یک بخاری نفتی % 50 است. )
4- استفاده از آن هیچگونه آلودگی برای محیط زیست بوجود نمی آورد.
برای تأمین انرژی الکتریکی از تبدیل فرمهای دیگر انرژی موجود در طبیعت استفاده میشود که در حال حاضر متداولترین آن تبدیل انرژی شیمیایی به الکتریکی است که با استفاده از سوخت فسیلی ( سوخت مایع، گاز، ذغالسنگ ) در نیروگاههای بخاری و یا گازی صورت میگیرد که با توجه به راندمان بالاتر نیروگاههای بخاری نسبت به گازی قسمت عمده تأمین برق بعهده این نیروگاههاست. در نیروگاههای بخاری سوخت فسیلی در کوره (بویلر)میسوزد و انرژی شیمیایی بین پیوندهای خود را به صورت حرارت به آب میدهد و آن را به بخار تبدیل میکند. بخار حاصل در توربین به انرژی مکانیکی تغییر شکل میدهد که با گرداندن ژنراتور انرژی الکتریکی بدست میآید. بنابراین فرم تغییر انرژی در نیروگاههای بخاری بصورت زیر است :
انرژی الکتریکی انرژی مکانیکی انرژی گرمایی انرژی شیمیایی
بدیهی است که در این تبدیل انرژی مقداری تلفات وجود دارد که با بهبود طراحیها و پیشرفت تکنولوژی سعی میشود مقدار آن کم و حداکثر راندمان ممکن بدست می آید، بطوریکه راندمان نیروگاههای بخاری از 20 % در نیروگاههی قدیمی به حدود 42 % در نیروگاههای مدرن امروزی افزایش یافته است.
حال که مقدمهای بر انرژی، علت مصرف انرژی الکتریکی و خلاصهای از کار در نیروگاههای بخاری بیان شد، نظری اجمالی بر روند تولید برق در ایران و تاریخچه نیروگاه حرارتی شهید سلیمی نکاء داشته سپس به توضیح در مورد قسمتهای اصلی نیروگاه نکاء خواهیم پرداخت.
نیروگاه شهید سلیمی نکاء
صنعت برق در ایران بصورت نیروگاههای دیزلی کوچک شبکههای توزیع محدود در برخی از شهرهای بزرگ مانند تهران، تبریز و اصفهان در اواخر قرن سیزدهم ( هـ . ش ) و توسط سرمایهداران بخش خصوصی آغاز گردید. در اوایل دهه 1340 وزارت نیرو شرکتهای برق منطقهای و سازمان آب و برق خوزستان تشکیل و کشور به 12 منطقه تقسیم شد و بدنبال آن در سال 1348 وزارت نیرو اقدام به تأسیس شرکت توانیر ( شرکت تولید و انتقال نیروی برق ایران ) نمود.
ظرفیت کل نیروگاههای حرارتی شرکت توانیر به هنگام تأسیس برابر 415 مگاوات و در سال 1365 با بهرهگیری از 24 نیروگاه و 139 واحد توربین ** به بیش از 9332 مگا وات رسید.
نیروگاه شهید سلیمی نکاء بعنوان یکی از مهمترین سرمایههای ملی و از بزرگترین نیروگاههای کشور متشکل از دو بخش مستقل بخاری و گازی در ساحل دریای خزر و در 22 کیلومتری شمال شهرستان نکا قرار دارد.
قدرت نامی این نیروگاه 2035 مگا وات میباشد که از چهار واحد 440 مگا واتی بخار و دو واحد 13715 مگاواتی گاز حاصل میشود.
سوخت اصلی واحدهای بخاری، گاز و سوخت کمکی آنها مازوت و سوخت اصلی واحدهای گازی، گاز و سوخت کمکی آنها گازوئیل است.
قرارداد احداث واحدهای بخاری در تاریخ 8/6/1354 بین وزارت نیرو و کنسرسیومی متشکل از سه شرکت آلمانی به اسامی بی . بی . سی، بابکوک، بیلفینکر منعقد و متعاقب آن عملیات احداث شروع گردید. اولین واحد در تاریخ 2/7/1385 و پس از آن به فاصله تقریبی هر شش ماه، یک واحد وارد مدار شده است.
نصب واحدهای گازی پس از خرید تجهیزات از شرکت زیمنس از سال 1367 توسط شرکت نصب نیرو با نظارت قدس نیرو آغاز و اولین واحد در تاریخ 19/5/1369 و واحد بعدی به فاصله سه ماه پس از آن وارد مدار گردیده است.
سوخت مصرفی
سوخت اصلی نیروگاه نکاء گاز طبیعی میباشد که از منابع گازسرخس تأمین و بوسیله یک رشته خط لوله به نیروگاه منتقل میگردد. مصرف گاز هر واحد بخاری برابر 110000 ( نیوتن متر مکعب بر ساعت ) میباشد. سوخت کمکی نیروگاه نفت کوره ( مازوت ) است که از طریق مخزنهای راهآهن به ایستگاه تخلیه سوخت نکاء در فاصله 20 کیلومتری نیروگاه منتقل میگردد.
ظرفیت خط لوله برابر 1500 متر مکعب در روز میباشد که به دلیل کمبود گاز تحویلی و نتیجتاً نیاز به سوخت مایع بیشتر، قابلیت انتقال سوخت به میزان مورد نیاز را دارا نمیباشد. بدین جهت کسری سوخت به دو طریق یکی توسط کشتیهای نفتکش از طریق کشور ترکمنستان و دیگری بوسیله نفتکشهای جادهپیما در ایستگاه تخلیه که در نیروگاه وجود دارد جبران میشود. نفتکشهای جادهپیما در ایستگاه سوخت نکاء و یا مستقیماً در نقاط ورودی چون تهران، تبریز و اصفهان بارگیری میشود. انتقال، ذخیرهسازی و مصرف سوخت مایع در واحدها به کمک تانکهای با مشخصات زیر صورت میگیرد.
تانک ذخیره نفت کوره در ایستگاه نکاء |
7000 متر مکعب |
تانک ذخیره نفت کوره در نیروگاه |
70000 × 2 " |
تانک ذخیره نفت کوره بویلر کمکی نیروگاه |
60 " |
تانک ذخیره نفت گاز در ایستگاه نکاء |
1000 " |
تانک ذخیره نفت گاز در نیروگاه |
1000 " |
تانک ذخیره نفت گاز برای توربین گاز |
30 × 2 " |
تانک ذخیره نفت گاز برای دیزلهای اضطراری |
20 × 2 " |
ذخیرهسازی سوخت مایع نیروگاه بهرهبرداری با بار کامل را برای حداکثر 14 روز ممکن میسازد.
آب مصرفی
آب شیرین مصرفی نیروگاه بوسیله سه حلقه چاه به عمق تقریبی 150 متر که در اطراف ایستگاه تخلیه سوخت نکاء قرار دارد، تأمین میشود. قسمتی از آب خروجی از این چاهها به داخل یک استخر سرپوشیده خط لولهای به طول 25 کیلومتر به دو استخر سرپوشیده دیگر به حجم کل 1500 متر مکعب که د رمجاورت تصفیهخانه نیروگاه قرار دارند سرازیر شده و از آنجا به یک مخزن با ارتفاع 75 متر و به حجم 450 متر مکعب پمپ میگردد. آب مصرفی بخشهای زیر از استخرهای سرپوشیده و مخزن مرتفع آب تأمین میشود :
الف – آب مصرفی ایستگاه تخلیه سوخت نکاء که از استخرهای سرپوشیده در محل تأمین شده و به کمک تصفیه خانه کوچکی که در مجاورت استخرها قرار دارد، تصفیه میشود.
ب – آب آشامیدنی نیروگاه که از منابع فوق تأمین شده و. پس از فیلتراسیون مصرف میشود.
ج – آب مورد نیاز تصفیهخانه که با ظرفیت 180 متر مکعب در ساعت آب مقطر مصرفی نیروگاه را با استفاده از سیستم مبدل یونی تأمین مینماید.
د – آب مورد نیاز سیستم آتشنشانی نیز از منابع فوق تأمین میگردد. البته جهت اطمینان بیشتر، سیستم اضطراری آتشنشانی با استفاده از آب دریا نیز پیشبینی شده است.
آب خنککن جهت تقطیر بخار خروجی از توربین، از دریا تأمین شده و پس از کلرزنی داخل لولههای کندانسور میشود. به منظور حفاظت محیط زیست، سیستم خروجی آب طوری در نظر گرفته شده است که اختلاف درجه حرارت آب خروجی و آب دریا در شعاع 200 متری دهانه کانال خروجی کمتر از دو درجه باشد.
دبی آبخنککن هر واحد بخاری حدود 52000 متر مکعب بر ساعت میباشد.
دیگ بخار ( بویلر )
بویلر نیروگاه از نوع بدون مخزن ( once through ) میباشد. به همین جهت حجم آب در حال گردش درون آن نسبت به انواع دیگر بویلرها به مراتب کمتر است. کوره آن از دو فضای متصل بهم تشکیل شده که فضای اول بوسیله جدار لولهها محصور گشته و در آن سوخت و هوا مخلوط و بوسیله 14 مشعل محترق شده و آب موجود در لولهها به بخار تبدیل میگردد. بخار تولید شده در این فضا بوسیله عبور گازهای گرم کوره در فضای دوم به بخار داغ تبدیل میشود. دمای بخار ورودی به توربین توسط آبپاشها ( Desuperheaters ) که از مسیر آب تغذیه گرفته میشود، تنظیم میگردد. گاز خروجی از کوره پس از گرم شدن آب ورودی به بویلر (Economizer ) و هوای ورودی به کوره (Airprehreater) به دودکش رانده میشود.
مشخصات بویلرهای نیروگاه بشرح زیر است :
|
واحد |
سوخت گاز |
سوخت نفت کوره |
دبی بخار |
t/h |
1408 |
3/1472 |
دمای بخار سوپرهیتر |
c |
535 |
535 |
فشار بخار سوپرهیتر |
Kg/cm2 , abs |
190 |
196 |
دبی بخار هیتر |
t/h |
4/1266 |
6/1262 |
فشار بخار هیتر |
Kg/cm2 |
5/49 |
50 |
دمای بخار هیتر |
c |
535 |
525 |
دمای هوای گرم ورودی |
c |
325 |
325 |
دمای آب تغذیه |
c |
264 |
5/262 |
فشار آب تغذیه (ورودی اکونومایزر ) |
Kg/cm2,abs |
255 |
273 |
دمای ورودی و خروجی |
c |
120 |
160 |
مصرف سوخت در 35 |
Nm/h |
110294 |
- |
مصرف سوخت در 35 |
Kg/h |
- |
94948 |
دمای ورودی رهیتر |
c |
351 |
342 |
فشار ورودی رهیتر |
Kg/cm2 |
51 |
8/50 |
فشار خروجی رهیتر |
Kg/cm2 |
7/48 |
5/48 |
دمای هوا قبل از پیشگرمکنهای هوا |
c |
40 |
90 |
راندمان بویلر |
درصد |
4/94 |
8/92 |
فشار طراحی شده بویلر |
Kg/cm2 |
(IP) 66 و ( HP) 210 |
|
دبی بخار رهیتر |
Kg/h |
1267 |
|
هوای اضافی برای احتراق |
|
1/1 |
|
ارتفاع بویلر |
m |
6/41 |
|
ارتفاع کف بویلر |
m |
8 |
|
تعداد دوده زدا ( sout blower ) |
عدد |
4 |
توربین
توربین بخار نیروگاه از نوع فشار متغیر (Sliding pressure) بوده و تغییر بار در آن (برای بارهای بیش از 150 مگاوات) بوسیله تغییر فشار در بخار خروجی بویلر صورت میگیرد. توربین شامل سه قسمت هم محور متصل به هم میباشد که عبارتند از :
قسمت فشار قوی (HP)، قسمت فشار متوسط (IP)، قسمت فشار ضعیف (LP).
بخار اصلی از دو شیر اصلی (stop valave ) و چهار شیر کنترل به محور فشار قوی توربین وارد و پس از بحرکت درآوردن پرههای توربین از آخرین طبقه این قسمت خارج و مجدداً جهت گرمایش بداخل کوره رانده میشود.
بخار خروجی از قسمت فشار قوی توربین پس از کسب حرارت لازم و رسیدن به درجه حرارت بخار اصلی (Hot Reheat) از طریق دو شیر مرکب (stop & Intercept valve ) به قسمت فشار متوسط توربین وارد میگردد و پس از دادن انرژی خود به پرههای توربین از آخرین طبقه این قسمت مستقیماً وارد قسمت فشار ضعیف گشته و پس از بگردش درآوردن پرههای آن از آخرین طبقه قسمت فشار ضعیف وارد کننده کندانسور میگردد.
آب تقطیر شده در کندانسور بوسیله پمپ پس از گذشتن مجدد از تصفیهخانه (قسمت polishing plant) از طریق هیترهای شماره 1 و 2 و 3 و 4 وارد محفظه تغذیه پمپهای فشار قوی شده و پس از خارج شدن گازهای محلول در آن بوسیله پمپهای فشار قوی از طریق هیترهای شماره 6 و 7 وارد بویلر میشود.
مشخصات توربینهای نیروگاه بشرح زیر است:
|
|
سوخت گاز |
سوخت مازوت |
فشار بخار اصلی(ورودی به فشارقوی) |
Kg/cm |
181 |
7/187 |
دمای بخار اصلی (" " " " ) |
c |
530 |
530 |
فشار بخار هیتر (" " " متوسط) |
Kg/cm2 |
2/48 |
7/47 |
دمای بخار هیتر (" " " ") |
c |
530 |
530 |
دبی بخار اصلی |
t/h |
1408 |
2/1473 |
دبی بخار هیتر |
t/h |
4/1266 |
6/1262 |
فشار کندانسور |
Kg/cm2 |
068/0 |
066/0 |
تعداد لولههای کندانسور |
عدد |
15600 |
|
دمای ورودی آب خنک کننده |
c |
21 |
|
دمای خروجی آب خنک کننده |
c |
31 |
|
دبی آب خنک کننده |
t/h |
52000 |
|
سرعت چرخش |
RPM |
3000 |
|
طول توربین |
m.m |
20445 |
|
تعداد یاتاقان |
عدد |
3 |
ژنراتور
ژنراتور نیروگاه دارای دو قطب بوده (سرعت 3000 دور در دقیقه) و مستقیماً به توربین کوپله شده است، بدنه روتور یک تکه بوده و سیمپیچهای روتور در شیارهای آن قرار گرفته است. سیمپیچهای استاتور از نوع تسمههای مسی توخالی بوده و بوسیله عبور آبی خالی و عاری از هرگونه یون خنک میگردد. روتور بوسیله عبور گاز هیدروژن از میان شیارها و سطح روتور خنک میشود. فشار لازم برای بگردش درآوردن گاز هیدروژن توسط دو پروانه در دو انتهای روتور تأمین شده و گاز گرم شده بوسیله چهار کولر خنک میگردد ضمناً برای جلوگیری از نشت هیدروژن بخارج از ژنراتور و همچنین ممانعت از اتلاف آن، از یک سیستم سه مداره آببندی روغنی استفاده میشود.
سیستم تحریک ژنراتور از نوع ساکن بوده و ژنراتور از طریق یک ترانسفور ماتور تحریک، یکسو کننده از نوع تایریستوری و اسلیپرینگ تغذیه میگردد.
مشخصات ژنراتورهای نیروگاه بشرح زیر است:
قدرت اسمی |
400 |
M.W |
قدرت ظاهری |
6/517 |
M.V.A |
ضریب قدرت |
85/0 |
ــ |
ولتاژ خروجی |
21 |
K.V |
دامنه تغییر ولتاژ |
5 |
درصد |
فرکانس |
50 |
سیکل در ثانیه |
فشار هیدروژن خنککننده |
3 |
Kg/cm2 |
راندمان |
7/98 |
درصد |
طول |
14045 |
m.m |
وزن |
325 |
t |
تعداد یاتاقان |
2 |
عدد |
هیدروژن مورد نیاز جهت خنک کردن ژنراتور بوسیله واحد هیدروژنسازی به ظرفیت تولیدی 5/7 مترمکعب در ساعت تأمین میگردد. در این واحد هیدروژن از طریق تجزیه آب با درجه خلوص 95/99 % تولید شده و سپس به کمک کمپرسور در کپسولهایی به ظرفیت 6 مترمکعب و تحت فشار Kg/cm2 150 ذخیره میگردد. کپسولهای پرشده جهت جبران تلفات هیدروژن مورد نیاز استفاده میگیرند.
دسته بندی | صنایع نفت و گاز |
فرمت فایل | zip |
حجم فایل | 4449 کیلو بایت |
تعداد صفحات فایل | 74 |
شامل:
انواع نیروگاه
هزینه و راندمان
بخش های نیروگاه سیکل ترکیبی
اجزای اصلی واحدهای گازی نیروگاه سیکل ترکیبی
کمپرسور
محفظه احتراق
اجزای اتاقک احتراق
فرایند احتراق
توربین
سیستم روغنکاری واحدهای گازی نیروگاه سیکل ترکیبی
مسیر سیستم خنک کاری
سیستم تریپ اویل
سیستم سوخت
سیستم هوای کولینگ و سیلینگ
سیستم هوای هوای اتمایزینگ
ژنرواتور
ژنراتور و ترانس
ترانسفورماتورها
بخش توربین بخار
سیکل ترکیبی
تجهیزات اصلی سیکل کاری واحد بخار
مسیر بویلرها
سیستم کندانسیت
کندانسور و دلایل احتیاج به آن
کندانسور
اکتراکش پمپ و شرایط راه اندازی
بوستر پمپ CBP و شرایط راه اندازی
سیستم تامین خلا
اجکتور راه انداز
اجکتور اصلی
بویلرHRSG
سیستم دیاریتور LP
اجزا سیستم دیاریتور LP
نحوه گاززدائی در دیاریتور
نحوه عملکرد سیستم اواپراتور
سیستم آب تغذیه
اجزا سیستم آب تغذیه
سیستم روغنکاری فید پمپ FWP
سیستم IP
وظیفه درامIP و تجهیزات آن
سیستم HP
اجزای سیستم HP
وظیفه درام HP
سیستم Blow Down
سیستم هیدرولیک بویلر
سیستم هوای سیل دایورتر دمپر
توربین بخار
اجزا سیستم روغنکاری توربین بخاری
سیستم روغن کنترل توربین بخار
سیستم سیل توربین
سیستم بای پس بخش بخار
برخی از حفاظت های توربین
سیتم خنک کاری اصلیMain cooling
Main Cooling
هیدروتوربین
سیستم کنترل سطح
سیستم AUXILARY COOLIMG
اجزا سیستم AUXILARY COOLIMG
AUXILARY COOLIMG
دسته بندی | مکانیک |
بازدید ها | 2 |
فرمت فایل | docx |
حجم فایل | 2509 کیلو بایت |
تعداد صفحات فایل | 31 |
در این پروژه که یک پروژه جمع آوری مطلب است در مورد انواع توربین ها و کمپرسورهای گازی مزایا و معایب و...بحث شده است.
این پروژه برای دانشجویان رشته های مختلف از جمله عزیزانی که درس های ترمودینامیک، نیروگاهها و... دارند مناسب میباشد.
شامل دو فصل با زیر مجموعه های زیر میباشد:
فصل 1: توربین گازی
- تاریخچه
- تعریف
- مبنای کارکرد
- اجزای اصلی توربین گاز
- انواع توربین گاز ...
- مزایا و معایب توربین گاز
- سازندگان اصلی توربین های گازی
فصل 2: کمپرسورهای گازی
- تاریخچه
- ...
برای هر قسمت شکل واقعی یا مدل آن آورده شده است. علاوه بر فهرست اصلی دارای فهرست شکل ها هم میباشد.
فایل pdf هم ضمیمه شده است.
دسته بندی | فنی و مهندسی |
بازدید ها | 4 |
فرمت فایل | doc |
حجم فایل | 3223 کیلو بایت |
تعداد صفحات فایل | 144 |
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 تمرکز می نماییم.پیشرفتها در طراحی محفظه احتراق منجر به دماهای ورودی توربین بالا تر شده اند که به نوبه خود بر روی بار حرارتی و مولفه های عبور گاز داغ تاثیر می گزارد.دانستن تاثیرات بار حرارتی افزایش یافته از اجزایی که گاز عبور می کند طراحی روشهای موثرسرد کردن برای محافظت از اجزاء امری مهم است.گازهای خروجی از محفظه احتراق به شدت متلاطم می باشد که 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، نوک های پره، سکوها و دیواره های انتهایی نیز نواحی بحرانی را در مسیر گاز داغ نشان می دهد. برسی های کار بردی و بنیادی در ارتباط با تمام مولفه های فوق به درک بهتر و پیش بینی بار حرارتی به صورت دقیق تر کمک کرده اند . اکثر برسی های انتقال حرارت در ارتباط با مولفه های مسیر گاز داغ مدل هایی در مقیاس بزرگ هستند که در شرایط شبیه سازی شده بکار می روند تا درک بنیادی از پدیده ها را فراهم سازد. مولفه ها با استفاده از سطوح صاف و منحنی شبیه سازی شده اند که شامل مدل های لبه راهنما و کسکید های ایرفویل های مقیاس بندی شده می باشد. در این فصل، تمرکز 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 کم ، 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 که 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 که ناشی از سوخت به همراه گاز های کمپرسور 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 کاهش یافته، می تواند منجر به کاهش بار حرارتی در اجزاء توربین و عمر طولانی تر و همچنین کاهش نیاز به سرد کردن می شود. بر سی های انجام شده بر روی اندازه گیری سرعت خروجی محفظه احتراق و پروفیل های تلاطم متمرکز 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.هرکدام از بر سی های فوق در فشار اتمسفر و دمای کم انجام شد. اگرچه بدست آوردن بدست آوردن انرازه گیری ها تحت شرایط واقعی مشکل است اما برای یک طراح توربین گاز درک 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 کردن توربین کمک می نماید.
اخیرا"،Goebel سرعت محفظه احتراق و پروفیل های تلاطم در جهت موافق جریان یک محفظه احتراق کوچک با استفاده از یک سیستم سرعت سنج دوپلر ولسیمتر(LDV)را اندازه گیری کردنند.آنهاسرعت نرمالیزه شده،تلاطم وپروفیل های دمای موجود برای تمام آزمایش های احتراق را نشان دادند.آنها یک محفظه احتراق از نوع قوطی مانندبکار رفته در موتور های توربین گاز مدرن را استفاده کردند، که در شکل1-2نشان داده شده است.جریان از کمپرسور 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 یک افت فشار از طریق محفظه احتراق تا ورودی توربین است.فرایند محفظه احتراق توسط اختلاط تدریجی هوای فشرده با سوخت در محفظه قوطی شکل کنترل می شود. طراحان محفظه احتراق نوین نیز بر روی مشکلات و مسائل ترکیب و فرایند اختلاط هوا-سوخت تمرکز می نمایند احتراق تمیز نیز یک مسئله و کانون برای طراحان ناشی از استاندارد های محیطی الزامی شده توسط دولت فدرال آمریکا و EPA می باشد. با این حال ،طراح محفظه احتراق یک مسئله مورد بحث در این کتاب نمی باشد.
- استیج توربین موتور واقعی:
درک جنبه های انتقال حرارت برای تمام مولفه های(اجزاء) توربین تحت شرایط واقعی امری مهم است.بعنوان نمونه، سنجش هایی که بر روی یک توربین تک مرحله تحت شرایط موتور می توانند برای فراهم کردن 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 یک استیج واقعی تحت شرایط موتور واقعی می باشند.
اکثر نتایج اولیه بر روی انتقال حرارت روتور- استاتور واقعی توسطDunn از مرکز 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، نوک روتور، سکو و شراع ها(shroud) را ارائه کرد. Dunn از یک توربین گردان کامل از موتور Gerratt TFE 731-2 استفاده کرد.آنها اندازه گیری فلوی حرارت درباره پره هادی نازل (NGV)، روتور و شراع توربین گزارش کردند.یک مجموعه شوک- تونل برای
ارائه شرایط خوب تعریف شده در نظر گرفته شد و تعداد کافی از پارامترها برای بهبود اطمینان در اطلاعات طراحی و فنون در حال توسعه مطرح گردید. اندازه گیری های فشار استاتیک با استفاده از آشکار سازهای فشار بر روی مقطع کلی توربین بدست آمدند.
شکل 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 یک مولفه گردان نمی باشد.توزیع های عدد stanton مشابه روی سطوح فشار ومکش پره می تواند به دوران پره کمک نماید. Dunn نشان می دهد که آنها مشاهده کردند تاثیر دوران تغییرات توزیع عدد stanton برروی فویل هوای را کاهش میدهد. عدد اوج stanton در فصله تقریبی 3.5% در سمت فشار رخ می داد. عدد stanton به سرعت از لبه هدایت کننده تا حدود 30% فاصله سطح سقوط می کند. توزیع فشار برای پره نشان می دهدکه جریان در حدود37% فاصله سطح در طرف مکش سونیک می شود.در این نقطه عددstanton سطح زیاد می شود و به حداکثر مقدار فاصله سطح دیگر حدود 70% میرسد.جدای از فاصله سطح 70% ، اعداد stanton به طرف دنباله لبه کاهش می یابد . با این حال Dunn هیچ اندازه گیری نزدیک ناحیه دنباله لبه ندارد مگر یک نقطه واحد در فاصله سطح 90% . روی سطح فشار پره عدد stanton از یک مقدار حداکثر در فاصله دور 3.5% تا یک مقدار حداقل در فاصله سطح 25% افت می کند.این یک ناحیه دارای شیب فشار قوی میباشدکه باعث کاهش سرعت جریان بر روی سطح فشار می گردد.سپس در جهت موافق جریان عدد stanton مجددا"تا یک مقدار زیاد در حدود فاصله سطح 70% مانند حالت سطح مکش زیاد می شود.مقادیر عدد stanton از فاصله سطح 70% تا دنباله لبه بر روی سطح فشار کم 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 یکنواخت 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 کسکید آیروترمودینامیک در شرکت موتور السیون بدست آمدند. Nealy نشان داد که مکانیزم های پایه ای وجود دارد که 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 خنک کننده، جدایش و اتصال مجدد جریان و اندر کنش لایه مرزی – شوک بصورت مکانیک های پایه بررسی کردندکه تاثیرات آنها لازم است بر انتقال حرارت فویل هوا تعیین شود.در این بررسی آنها توجه خود را روی عدد ماخ کسکید خروجی ،عدد رینولز و شکل ایرفویل متمرکز کردند. شکل 21-2 پروفیل های سطح را برای در پره کسکید نشان می دهد. طرح های دو پره موسوم به Mark ?? وC3X دارای شکل هندسی سطح مکش کاملا" متفاوت می باشند. آزمایشات روی این دو طرح یک آگاهی نسبت به تاثیر شکل هندسی سطح مکش 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 که ضریب انتقال حرارت سطح مکش برای هر حالت بدلیل گذار لایه مرزی قبلی بالاتر هستند.محل گذار با افزایش فرکانس مسیردر جهت مخالف جریان به طرف لبه هدایت کننده نزدیک می شود. محل گذار از یک فاصله سطح 1.0~s/l به حدود0.3 برای بالاترین فرکانس مسیر حرکت می کند.حالت آشفتگی تولید شده توسط شبکه دارای یک محل گذار در حدود 0.2~s/l می باشد. Dullenkopf نشان داد که ناحیه آشفته و مسیر جریان آزاد در خارج از لایه مرزی بطور مستقل عمل می کنند هنگامی که گذار توسط مسیر در هر محل آغاز می شود.توزیع ضریب انتقال حرارت میانگین زمانی حاصل از کسر زمان آشفته و لایه ای تشکیل می شود،که در آن کسر 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 یک تاثیر کمتر در مقایسه با تاثیرسطح مکش را نشان می دهد. این امر ممکن 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 که در بالا شرح داده شد، یکی 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 یک سرعت ناپایدار پریودی ، دما و شدت آشفتگی اعمال می کنند. کاهش سرعت همراه با مسیر ممکن است یک جریان همرفتی را بطرف سطح یا مخالف آن ایجاد نماید.مسیر ها یک گذار لایه مرزی لایه ای به آشفته ناپایدار زود هنگام را ایجاد می کنند تا در طرف مکش اتفاق بیافتند. انتقال حرارت همراه با جریان ناپایدار بطور واضح گذار لایه مرزی زود هنگام را نشان می دهد(شکل43-2).
در این بخش ،ما بر روی نظریه Mayle ومحققان همکاراوتمرکز 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 کرد.او یک شرح عمومی از گذار و شکل های مختلف آن ارائه کرد و نکات نظری و عملی را برای هر حالت گذار امتحان نمود.
دسته بندی | فنی و مهندسی |
بازدید ها | 40 |
فرمت فایل | pptx |
حجم فایل | 3626 کیلو بایت |
تعداد صفحات فایل | 57 |
این محصول پروژه تحقیقاتی کاملی در مورد توربین های گازی می باشد که در قالب پاورپوینت و در 57 اسلاید ارائه شده است