تحلیل عملکرد و بهینه سازی محفظه احتراق میکروتوربین به روش عددی

با بررسی­های انجام شده به روی میکروتوربین گازی ۱۸۰-۸۵GTCp  مشخص گردید که عیوب قسمت داغ موتور دارای فراوانی قابل ملاحظه­ای می­ باشند. موتور مذکور الزاماتی را مبنی بر محدودیت کارکرد مداوم دارد و در صورت عدم رعایت این الزامات، بیشترین صدمه متوجه قسمت گرم موتور خواهد بود. از این رو با استفاده از روش­های عددی که ضمن داشتن دقت کافی، هزینه  بسیار پایین­تری را نسبت به انجام آزمایش دارند، می­توان توزیع فشار، سرعت و دمای خروجی محفظه احتراق استوانه­ای واقعی میکروتوربین را به ­دست آورده و با ارائه هندسه­ای جدید، عملکرد مناسب­تری را برای محفظه احتراق حاصل نمود. تغییرات هندسی در نوع و محل سوراخ­های خنک­کاری لایه­ای و سوراخ­های رقیق­سازی سبب به­ دست آوردن پروفیل دمای مناسب­تری در نزدیک دیواره و خروجی محفظه احتراق خواهد شد. با به­ دست آوردن توزیع دمای مناسب در مجاورت دیواره و در خروجی محفظه می­توان عیوب محفظه احتراق و عیوب توربین را کاهش داد. مقایسه پروفیل­های دما در هندسه اصلی و هندسه­های بهینه سازی شده نشان می­دهد که پروفیل دمای خروجی در هندسه جدید دارای پیک­های دمایی کمتری نسبت به پروفیل اصلی بوده و پروفیل دما در آن یکنواخت­تر می­باشد. متوسط دمای خروجی از محفظه احتراق اصلی ۹۵۰ کلوین و متوسط دمای خروجی محفظه بهینه شده ۱۰۰۰ کلوین محاسبه شده، از این رو بازده حرارتی محفظه بهینه شده ۸ درصد از بازده حرارتی محفظه اصلی بیشتر است.

کلیدواژه ها:

محفظه احتراق ، موتور میکروتوربین گازی ، پروفیل دما ، بهینه سازی ، عیوب قسمت داغ موتور