دانلود مقاله توربین های احتراقی گازی

31 صفحه word

فهرست مطالب

آشنایی با توربین های گازی

تاریخچه توربین های گازی

توربین گازی

چینش اجزای توربین های گازی

توربین گازی تک محوری

توربین گازی دو محوری به همراه یک توربین قدرت

توربین گازی سه محوری به همراه یک توربین قدرت

توربین گازی دو محوری

توربین های گازی با چرخه بسته

تاثیرات زیست محیطی استفاده از توربین ها

کنترل موتور در توربین ها

اجزای توربین های گازی احتراقی

مقدمه

بخش اول: کمپرسور

بخش دوم : محفظه احتراق

بخش سوم: توربین قدرت

کمپرسور هوا

کپرسور هوا

معرفی کمپرسور هوا

کمپرسورهای گريز از مركز با جريان شعاعي

اجزای شیپوره

کمپرسورهای دوار با جريان محوری

انواع تيغه هاي كمپرسور جريان محوري

ویژگی های کمپرسور هوا

سرج در کمپرسور

محفظه احتراق

محفظه احتراق

معرفی محفظه احتراق

نکات مهم طراحی سيستم احتراق در توربین گازی

توزيع هوای ورودی در محفظه احتراق

محاسبه گرمای سوختن

سوختن در محفظه احتراق

استوکیومتری سوختن

دمای آدیاباتیک شعله

سیستم احتراقی توربین گازی

افشاننده

نازل سوخت و ناحیه اصلی

ناحیه میانی

ناحیه رقیق سازی

پایداری سوختن و آهنگ آزاد سازی گرما

توربین قدرت

توربین قدرت

معرفی توربین قدرت

توربین ضربه ای

توربین عکس العملی

توربین کمپرسور

خلاصه فایل

تاریخچه توربین های گازی

نخستین بار  در سال 1791 میلادی جان باربر(John Barber) شیوه ای به کار برد که با آن روش می شد از هوا جهت ایجاد حرکت استفاده کرد.در سال 1903 یک محقق نروژی (Aegidius Elling) نخستین توربین گازی را به صورت موفقیتآمیز ساخت.در این توربین ، یک کمپرسور دوار/دینامیک و تعدادی توربین به کار رفته بود.این توربینقادر به تولید (11hp)  8kW انرژی بود.

در سال 1904 الینگ طراحی خود را بهتر کرد و با کاهش دمای گاز خروجی از ° C 500 به ° C 400

توانست به تولید (44hp)  33kW انرژی دست یابد.این موتور با دور موتور  20,000 RPM کار می کرد.

توربین گازی الینگ بسیار مشابه موتور جت ویتل(Frank Whittle) بود که در سال 1930 درانگلستان ساخته شد.این موتور جت دارای یک کمپرسور گریز از مرکز و یک توربین محوری بود.در سال 1936 در آلمان ، اوهاین(Hans von Ohain) و هاهن(Max Hahn) اقدام به طراحیتوربینی….

چینش اجزای توربین های گازی(gas turbine layouts)

در طی سال های اخیر چینش های مختلفی برای اجزای توربین های گازی بدست آمده است.برخی از این چینش ها برای مقاصدی مانند تولید نیرو مناسب اند که در آن سرعت قسمت بار(load) (که دراینجا ژنراتوراست) ثابت است ، مناسب اند. برخی دیگر نیز در مواردی که در آن سرعت قسمت بار(پمپ و یا کمپرسور) متغیر است کاربرد دارند.

در حالت کلی  چینش اجزای توربین به صورت های زیر است:

1-توربین گازی تک محوری

2-توربین گازی دو ….

توربین گازی دو محوری به همراه یک توربین قدرت(two-shaft gas turbine with a power turbine)

فرایند انبساط در توربین تک محوری(شکل قبل) را می توان به صورت مجزا به دو توربین تخصیص

داد.به گونه ای که یک توربین را جهت چرخاندن کمپرسور و دیگری جهت به حرکت درآوردن بار به کاربرد.

در اینحالت توربین مستقلی را که جهت به حرکت درآوردن ژنراتور استفاده می شود را توربین

قدرت(power turbine) می گویند.اجزای دیگر توربین یعنی کمپرسور ،محفظه احتراق و توربین با فشار

بالا نیز ژنراتور گاز(gas generator) نامیده….

کمپرسورهای دوار با جريان محوری

حرکت در امتداد یک محور را حرکت محوری(Axial Movement) می گویند.كمپرسوري كه جريان گازرا بموازات محورحركت دهد كمپرسور جريان محوري(Axial Movement Compressor) می گويند . این کمپرسور دارای

تعدادی تیغه ثابت(Stator Blade)و تعدادی تیغه متحرک(Rotor Blades) است.تیغه های ثابت….

توزيع هوای ورودی در محفظه احتراق :

١٥ تا ٪ ٢٠ هوای ورودی از تيغه هاي شكل دهنده جريان عبورمي كند. عبورهوا ازاين بخش موجب افشان شدن كامل سوخت (كه معمولا با قطرات سوخت همراه است) مي شود. نتيجه آن اختلاط كامل سوخت و هوا و نيزاحتراق آن دردرجه حرارت بالا در بخش اول محفظه احتراق است.

حدود ٪ ٣٠ هوا از مجاري خاص به بخش دوم محفظه احتراق هدايت مي شود تا عمل سوختن كامل شود.بقيه هوا در بخش سوم محفظه احتراق براي….

نازل سوخت(fuel nozzle) و ناحیه اصلی ((primary zone

سرعت هوای خروجی از افشاننده در حدود 25m/s است.اما در عمل سوخت های هیدروکربنی می توانند در سرعت های پایین تری(5-7 m/s) بسوزند.بنابراین در صورتی که فرآیند احتراق در این سرعت از جریان هوا صورت گیرد، بی نتیجه بوده و شعله به سرعت خاموش می شود.زیرا فرآیند احتراق یک واکنش شیمیایی بوده که به زمان بیشتری جهت انجام واکنش(تشکیل رادیکال ها و ذرات دیگر) نیازمند است.

بنابراین، سرعت هوا می بایست به میزان چشمگیری کاهش یابد تا فرآیند احتراق به خوبی صورت گیرد.بنابراین در ناحیه ی اصلی، می بایست اجزایی….

معرفی توربین قدرت

همانطور که می دانیم، در یک توربین هدف نهایی، تبدیل انرژی به انرژی مکانیکی است، که این کاردر نهایت در توربین قدرت(power turbine) صورت می گیرد.به طور کلی، همانند کمپرسورها، دو نوع عمده از توربین وجود دارد که عبارتند از توربین جریان شعاعی و توربین جریان محوری.به لحاظ امكان ايجاد تنش هاي حرارتي ناشي ازدرجه حرارت زياد، توربينهاي جريان شجاعي معمولا براي توربينهاي گازي بادرجه حرارت بالا قابل استفاده نيستند .

همانند كمپرسورهاي جريان محوري، هواي داغ فشرده درون اتاق احتراق ازيك سري مراحل توبين عبورمي كند . هر مرحله شامل يك رديف…

منابع

[1]اصول دستگاه ها و طرز کار توربین های احتراقی گازی ، شرکت ملی نفت مناطق نفت خیز جنوب

[3]Industrial gas turbines: Performance and operability, A. M.Y .Razak

[2] Industrial gas turbines: Performance and operability, Robin Elder,2007