20684

۲۰۶۸۴

طراحي مفهومي توربين گاز صنعتي مشتق شده از توربوفن هوايي Trent 900

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا - پيشرانش

1394

۱۳۹۷/۰۸/۲۹

دكتر محمد اخلاقي

مكانيك

چكيده به منظور كاهش هزينه طراحي و همچنين توسعه توربين گازهاي جديد، توليدكنندگان توربين گاز صنعتي روش موثرتري را مورد استفاده قرار دادند كه بر اساس آن توربين گاز صنعتي از اصلاح توربين گاز هوايي بدست مي آيد. ظهور توربين هاي گاز مشتق شده در اواخر 1960 و با ويژگي هاي منحصر به فرد در مقايسه با توربين هاي گاز صنعتي بود. توربين هاي گازي مشتق شده در مقايسه با توربين گازهاي صنعتي سنگين قديمي بازدهي بالا و عملكرد بهتري در محدوده توان متوسط دارند. اين توربين هاي گازي كاربردهاي فراواني در صنايع دريايي، توليد برق و عمليات نفت و گاز دارند. اين موضوع شركت هاي معروفي هم چون رولز رويس، جنرال الكتريك و پرت اند ويتني را بر آن داشت تا به ساخت توربين هايي همچون LM6000 و LMs100 و ... همت گمارند. در اين پايان نامه روش ها، فرضيات و محدوديت هاي تبديل توربوفن هوايي به توربين گاز صنعتي مشتق شده ارائه شده، سپس به بررسي عملكرد يك موتور توربوفن هوايي سه محوره مشابه با Trent900 به كار رفته در هواپيماي A380 و طراحي نمونه مشتق شده فرضي آن پرداخته مي شود. بدين منظور با كد نويسي متلب و اعتبار سنجي توسط نرم افزار GasTurb10 عملكرد نقطه طراحي و خارج طرح مدل شده اند. نمونه مشتق شده با حذف محور كم فشار، تغيير محفظه احتراق از نظر سوخت مصرفي و راندمان احتراق و اضافه كردن توربين قدرت آزاد به نمونه هوايي ايجاد شده است. شرايط برخاستن از زمين به منظور نقطه طراحي موتور در نظر گرفته شده است چرا كه بيشترين راندمان موتور در اين شرايط مي باشد. در نهايت به بررسي ارتباط مقدار تراست توليدي موتور هوايي و مقدار توان خروجي از توربين قدرت پرداخته مي شود. در نمونه مشتق شده مشاهده مي شود كه به دليل كاهش دماي خروجي از محفظه احتراق، سرعت بي بعد N/√T محور كم فشار، نسبت به محور پرفشار حساسيت زيادي از خود نشان مي دهد. به عبارت ديگر بوستر در سرعت هاي دوراني كم، سريع تر از كمپرسور پرفشار از خط سرج عبور خواهد كرد. اين بدان معني است كه در نمونه هاي مشتق شده كمپرسور پرفشار، خط كاري ملايم تري دارد و در يك دوره زماني طولاني تري به خط سرج نزديك خواهد شد. كلمات كليدي: توربين گازصنعتي مشتق شده،Trent900 ، عملكرد توربين گاز، Gas Turb10

1398/04/02

Conceptual design of aeroderivative gas turbine from Trent 900 turbofan

11/20/2019 12:00:00 AM

Abstract: To reduce designing and developing new gas turbines cost, manufacturers found a new way that industrial gas turbines derived from modification of aircraft gas turbine. Aero derivative gas turbine is more efficient in mid-range power than heavy-duty gas turbine. This gas turbines have been applied in marine, power generation and oil industries. So, leading manufacturers such as GE, Rolls-Royce and P&W start designing of this new gas turbines. This thesis presents assumption and restriction to convert turbofan engine to aero-derivative gas turbine also performance of a three spool turbofan engine similar to Trent900 in A380 and design of derived gas turbine has been carried out. Design and off-design performance have been carried out and validated with Gas turb10 software. In new case based on aero engine, fan completely removed, natural gas used as fuel and power turbine added. Take off condition has been used as design point. It is clearly observed that intermediate pressure compressor (booster) is most sensitive to variation in combustor outlet temperature due to the sever variation occurred in LP shaft non-dimensional speed (N/√T) than happened in the non-dimensional speed of HP shaft. So booster tend to cross surge line at low rotational speeds. On the other hand the HP compressor has a flat working line, and takes a longer period of time to reach the compressor surge line. Keywords: aero-derivative gas turbine, Trent900, gas turbine performance, Gas turb10