بررسی تأثیر زبری کانال های خنک کاری و رطوبت جریان خنک کن در عمر خزشی پره های توربین گازی
Abstract
واماندگی ناشی از خزش یکی از مهم ترین عواملی است که عمر قطعات مکانیکی را، که در درجه حرارت بالا کار می کنند، تعیین می کند. از قطعات مهمی که در درجه حرارت بالا و تحت تنش های مکانیکی قرار دارند، پره ها ی توربین گازی می باشند. در طرح های جدید، به منظور کاهش درجه حرارت پره ها و جلوگیری از خزش، جریان سیال خنک کن از کانال هایی در این پره ها عبور داده می شود. بنابراین، یکی از عوامل مهم در عملکرد سیستم خنک کاری، ضریب همرفت جریان داخل کانال ها می باشد. در این پژوهش، با مدل سازی کانال های خنک کاری به صورت مبدل هایی با روکش حرارتی محافظ و همراه با خنک کاری فیلمی- همرفتی، تأثیر رطوبت مخصوص سیال خنک کن و زبری کانال خنک کاری در مقدار ضریب همرفت جریان داخل کانال تعیین شده است. بدین منظور یک کد کامپیوتری که توانایی محاسبه ی خواص هوای مرطوب وابسته به دما و رطوبت مخصوص را دارد، تدوین شده است. سپس با تأثیر دادن مقدار زبری کانال در محاسبه ی ضریب همرفت، توزیع دما در طول پره با استفاده از یک مدل تحلیلی به دست آمده است. نتایج نشان می دهد در کانال های زبر، با افزایش جذب گرما توسط سیال خنک کن، دمای پره بخصوص در مقطع بحرانی کاهش می یابد. همچنین با افزایش رطوبت مخصوص سیال خنک کن، دمای خروجی سیال نسبت به حالت خشک کاهش می یابد که نتیجه ی آن کاهش حدود 5/2 درصدی دمای فلز پره در هر بخش می باشد. بطور کلی نشان داده شده است که با افزایش رطوبت سیال خنک کن و زبری کانال در محدوده قابل قبول، می توان عمر خزشی پره را تا 18/3 برابر افزایش داد.