18357

۱۸۳۵۷

طراحي و ساخت دستگاه تست دوار خنك كاري داخلي پره توربين گاز

كارشناسي ارشد

هوافضا - پيشرانش

دي ماه ۱۳۹۶

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور

مكانيك

توربين¬هاي گاز براي جلوبرندگي هواپيماها و ژنراتورهاي توليد قدرت زميني و كاربردهاي صنعتي ديگر مورداستفاده قرار مي¬گيرند. بازده حرارتي و قدرت خروجي توربين گاز با افزايش دماي ورودي روتور توربين گاز افزايش مي¬يابد . با توجه به محدوديت دمايي آلياژهاي مورداستفاده در ساخت توربين¬هاي گاز، به راه¬حلي براي كاهش دماي اجزاي توربين به‌خصوص پره¬هاي توربين نياز است. خنك¬كاري پره¬هاي توربين به‌صورت داخلي و خارجي انجام مي¬شود. در خنك¬كاري داخلي با عبور سيال سرد از درون پره¬ها دماي آن¬ها كاهش مي¬يابد. با توجه به ماهيت عملكردي توربين¬گاز سيال عبوري از كانال خنك¬كاري تحت تاثير نيروي كوريوليس و گريز از مركز ناشي از دوران پره توام با نيروي بويانسي ناشي از انتقال حرارت مي¬باشد. از طرفي به دليل ذات پره¬هاي توربين¬گاز كانال¬هاي خنك¬كاري نسبت به محور دوران داراي زاويه¬باشند. اين پايان‌نامه به بررسي، طراحي مفهومي و در نهايت ساخت يك دستگاه تست دوار خنك‌كاري جابجايي پره توربين مي‌پردازد. كانال اصلي آزمايش شامل يك كانال با مقطع مربعي است كه المان‌هاي توليد كننده اغتشاش بر ديواره‌هاي جانبي آن قرار مي‌گيرند. شار حرارت با استفاده از تعدادي هيتر بر ديواره‌هاي جانبي اعمال مي‌شود و از طرف ديگر با ايجاد جريان سيال خنك‌كننده در اين كانال اين ديواره‌ها خنك‌كاري مي‌شوند. اين دستگاه مي‌تواند آزمايش‌ها را در محدوده‌ي رينولدز 5000 تا 120000 و محدوده‌ي عدد چرخش 0 تا 5/0 انجام دهد. با توجه به نتايج در عدد چرخش 1/0 و حالت بدون زاويه كانال نسبت به محور دوران انتقال حرارت در لبه حمله %5 كاهش، و در لبه فرارتا %20 افزايش مي¬يابد، و ميانگين عدد ناسلت افزايش مي¬يابد. در حالت زاويه 45+ و عدد چرخش 1/0 در لبه حمله %2 افزايش و در لبه فرار %8 افزايش عدد ناسلت را گواه است، در حالت زاويه 45- ، عدد ناسلت در لبه حمله %5 افزايش و در لبه فرار %2 كاهش مي-يابد. با توجه به شرايط واقعي كاركرد پره توربين گاز و استفاده از روش¬هاي نوين خنك¬كاري مي¬توان به بالاترين ميزان خنك¬كاري به همراه كمترين تنش حرارتي در پره¬هاي توربين¬گاز دست يافت.

1396/11/04

1/16/2020 12:00:00 AM

Gas turbines are used to propel airplanes and generators of ground power and other industrial applications. The thermal efficiency and power output of the gas turbine increase with increasing the Temperature of gas turbine input. Due to the temperature limitation of alloys used in the manufacture of gas turbines, it is necessary to reduce the temperature of turbine components, especially turbine blades. Cooling of turbine blades is performed internally and externally. In internal cooling, the coolant flow through the blades reduces their temperature. Due to the nature of the turbine gas, the flow of fluid through the cooling channel is influenced by the Coriolis force and the centrifugal along with the buoyancy force induced by heat transfer. On the other hand, due to the nature of the turbine blades, the cooling channels are angled relative to the axis of the rotation a test Setup is being developed in this Research to verify the validity of these Correlation. The main test channel consists of a square-channel channel, which Turbolator elements on its lateral walls. The heat flux is applied by using a number of heaters on the side walls, and on the other hand by Streaming the flow of the cooling fluid in this channel, these walls are cooled. This Setup can test in the Reynolds range from 5,000 to 120,000 and in the Rotaion Number range of 0 to 0.5. the non-angular state of the channel Nusselt number decrease 5% at the leading edge, and increase at the trailing edge by 20%, and the average Nusselt number increases. In the case of 45 and a rotation number of 0.1 on the leading edge,% 2 increases, and on the trailing edge is 8% of the increase in the Nusselt number, at -45, the Nusselt number increases on the leading edge by 5% and on the trailing edge ,% 2 Decreases. According to the actual conditions of operation of gas turbine blade and the use of modern cooling techniques, the highest cooling rate with the lowest thermal stress in turbine gas blades can be achieved.