روش های خنک کاری پره توربین
تشکر از مهندس صوفی عزیز





💠درخواستی همراهان 💠
🍂🍂🍂🍂🍂
Ⓜ️Ⓜ️Ⓜ️📧📧📧📧
🆔 @Mech_Engineering
Ⓜ️Ⓜ️Ⓜ️📧📧📧📧

پره های توربین ابتدا با روش فورج و از مواد مقاوم در برابر حرارت ساخته می شدند زیرا در فورج همراستایی مولکولها واستحکام بیشتر است اما با پیشرفت ریخته گری دقیق و طراحی هندسه پیچیده مسیرهای خنک کاری پره، موجب شد تا پره های ریختگی بطور تدریجی جانشین پره های فورج شوند.
با توجه به شرایط خشن کاری که دمای محیط بالا ، تنش مکانیکی بالا، خستگی گرمایی، گاز خورنده و غیره موجب شده است که پره های توربین از سوپر آلیاژ ساخته شوند
سوپرآلیاژها، با استفاده از عناصر گروه VIII-Aجدول تناوبی، برای کاربرد در دمای بالا و در مواردی که تنشهای مکانیکی بالایی در سیستم وجود دارد، در سه گروه: (i) سوپرآلیاژهای پایه نیکل، (ii) سوپر آلیاژهای پایه کبالت و (iii) سوپر آلیاژهای پایه آهن، طراحی و توسعه یافته اند

خنک کاری پره توربین گاز ☝

انواع سیستم های خنک کاری پره توربین



خنک سازی
شاره های خنک کننده هوا و آب می باشند.
ازهوا تا دمای 1150 درجه سانتیگراد استفاده می شود.
از آب تا دمای 1315 درجه سانتیگراد استفاده می شود.
از سیستم ترکیبی مابین این دودما استفاده می شود.
از آب برای قسمتهای دما بالا (پره ثابت) ورودی از هوا برای مابقی پره ها استفاده می کنیم.

انواع خنک کاری با هوا



1.خنک کاری جابجایی
Convection Cooling
این فرم از خنک کاری با هدایت جریان هوا به داخل پره توربین و دفع حرارت از طریق دیواره ها انجام می گیرد. معمولا جریان هوا در جهت شعاعی می باشد و از چند مسیر مارپیچ از ته تا نوک پره گذشته و خنک کاری صورت می گیرد. خنک کاری جابجایی در اغلب توربینهای گاز در حال حاضر مرسوم می باشد.

2. خنک کاری پاششی
Impingment cooling
این نوع خنک کاری در واقع همان نوع جابجائی ولی با شدت بسیار بالا می باشد که در آن هوا با سرعت بسیار زیاد به صورت فواره به سطح داخلی ایرفویل افشانده می گردد و باعث می شود که انتقال حرارت زیادی از سطح فلز به هوای خنک کن صورت گیرد.
این نوع خنک کاری همواره در قسمتی از پره صورت می گیرد تا اینکه توزیع درجه حرارت را در پره یکسان نماید. مثلا در لبه هدایت پره که درجه حرارت بالا میرود از افشاندن هوا استفاده می شود و در بقیه قسمتهای پره نوع جابجائی معمولی می باشد.

3.خنک کاری لایه ایی
Film Cooling
این نوع خنک کاری براین اساس کار می کند که یک لایه عایق هوا بین گاز داغ و پره برقرار می گردد و انتقال حرارت را به دیواره پره از طرف گاز داغ کم می کند.
در واقع به همان روشی اتاقهای احتراق در مقابل گازهای داغ بوسیله ایجاد لایه عایق هوا حفاظت می شود در لبه پره ها نیز همین عمل انجام می گیرد که در واقع هوا از داخل سوراخهای ریزی از لبه پره عبور می کند و به بیرون پره می رسد و همین عمل به علت ایجاد فیلم عایق علاوه بر خنک کاری ضریب انتقال حرارت به پره را از سمت گاز داغ کم می کند.

4. خنک کاری نفوذی
Transpiration Cooling
خنک کردن با این روش احتیاج به این دارد که جریان هوای خنک کن از دیواره سوراخ دار متخلخل پره عبور نماید و انتقال حرارت مستقیما بین هوای خنک کن و گاز داغ وجود دارد در درجه حرارت های بسیار بالا خنک کاری تراوشی بسیار موثر خواهد بود زیرا تمام سطح پره را جریان هوای خنک کن فرا گرفته است
دراین طرح پره به صورت یک پوسته دو جداره توخالی است که توسط سوراخهای ریزی که در آن وجود دارد خنک می شود. هوا از این سوراخها عبور کرده و سپس وارد پوسته متخلخل می شود و از بیرون پره عبور می کند.

خنک کاری با آب
Water Cooling
در این روش آب از داخل لوله هایی نازک که در پره تعبیه شده است عبور می کند و از نوک پره به صورت بخار بیرون می آید که در اینصورت به بهترین وجه خنک کاری صورت می گیرد با این روش می توان درجه حرارت پره را حتی کمتر از 540 درجه نگهداشت.

نحوه کار توربین گاز ☝

مزایای توربین‌های گاز

    نسبت توان به وزن بسیار زیاد: توربین‌های گاز نسبت به موتورهای رفت و برگشتی با توان یکسان، کوچک‌ترند.
    ارتعاش کمتر: به دلیل حرکت در یک جهت ارتعاش توربین‌های گاز از موتورهای رفت و برگشتی کمتر است.
    بخش‌های متحرک کمتر از موتورهای رفت و برگشتی.
    هزینهٔ روغنکاری کمتر

معایب توربین‌های گاز

    گران‌بودن
    دمای کاری زیاد
    راندمان کمتر نسبت به موتورهای رفت و برگشتی در حالت بی‌باری
    زمان راه‌اندازی طولـانی
    کارکرد نامناسب در شرایط نوسان بار

امروزه شرکت‌های اصلی سازندهٔ توربین گاز در جهان عبارتند از:

    جنرال الکتریک
    زیمنس
    آلستومـ
    رولز رویس
    پرات اند ویتنی
    صنایع سنگین میتسوبیشی (MHI)
    مپنا