20808

۲۰۸۰۸

بررسي اثرات ريب در افزايش آشفتگي جريان و انتقال حرارت در خنك كاري داخلي پره هاي توربين گاز

كارشناسي ارشد

انرژي علوم حرارتي

95-96

۱۳۹۸/۲/۲۹

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور - دكتر غلامرضا شهرياري مقدم

مكانيك

توربين‌هاي گاز در صنايع مختلف كاربردهاي بسياري دارند. راندمان حرارتي و قدرت خروجي توربين‌هاي گازي با افزايش دماي ورودي به آن‌ها دستخوش تغيير شده و افزايش پيدا خواهند كرد. با توجه به محدوديت دمايي آلياژهاي مورداستفاده در ساخت پره توربين‌هاي گازي استفاده از روش‌هاي خنك كاري به‌شدت احساس مي‌شود. دوران ناشي از كار محوري پره نيز باعث به وجود آمدن پديده‌هايي همچون نيروهاي كوريوليس و بويانسي دوراني خواهد شد. بر اساس تحقيقات انجام‌گرفته، خنك كاري به روش دنده‌هاي مغشوش كننده جريان داراي ضريب انتقال حرارت بيشتري نسبت به ساير روش‌هاي خنك كاري خواهد بود. هدف از اين پژوهش بررسي تجربي و اعتبار سنجي عددي خنك كاري داخلي پره توربين گاز به روش دنده گذاري در مسير جريان در حالت ساكن و در حالت دوران مي‌باشد. در اين تحقيق ابتدا يك دستگاه آزمايش در حالت دوار باقابليت تغيير پارامترهاي مؤثر در محدوده موردمطالعه ساخته‌شده است و با انجام آزمايش‌هاي گسترده تغييرات ضريب انتقال حرارت و عدد ناسلت بررسي‌شده است. اين آزمايش‌ها در محدوده رينولدز ۴۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ و محدوده عدد چرخش ۰ تا 15/0 انجام‌شده است. همچنين شبيه‌سازي عددي سه‌بعدي به‌منظور اعتبار سنجي براي كانال U دستگاه آزمايشگاهي در هر دو حالت ساكن و دوار انجام‌گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد وجود دنده گذاري در مسير جريان سبب ايجاد ناحيه چرخشي و تشكيل دنباله‌هاي جريان خواهد شد و درنتيجه انتقال حرارت افزايش پيدا خواهد كرد. تجمع هر چه بيشتر سيال خنك‌كننده بر روي لبه پسرو نسبت به لبه پيشرو موجب بهبود عملكرد حرارتي شده است.

1398/04/29

Investigating the effects of ribbed turbulators on increasing turbulence of flow and heat transfer in internal cooling of gas turbine blades

7/20/2019 12:00:00 AM

Gas turbines are used in many industries. The thermal efficiency and output power of gas turbines will change and increase with increasing inlet temperature. Due to the temperature limitation of alloys used in manufacturing of gas turbine blades, the use of cooling techniques is strongly necessary. Due to the rotation of the gas turbine blades, Coriolis forces and rotary Buoyance will appear. According to literature, cooling by ribbed turbulators will have a higher heat transfer coefficient than other cooling methods. The purpose of this study was experimental investigation and numerical validation of static and rotational internal cooling of gas turbine blades by ribbed turbulation in the direction of flow. In this research, a rotating test device was developed with the ability to change the effective parameters. By carrying out extensive experiments, the variation of the heat transfer coefficient and Nusselt number were investigated. These experiments were carried out within the Reynolds range from 4000 to 12000 and rotation numbers of 0 to 0.15. A three-dimensional numerical simulation has also been carried out to validate the U-channel of the laboratory device in the both stationary and rotating operation. The results show that the presence of ribbed turbulators in the flow path will create a ciculation region and the formation wake, hence the heat transfer will increase. It is also observed that, the aggregation of cooling fluid on the trailing edge, rather than the leading edge, leads to a higher thermal performance.