مطالعه عددی و تجربی میدان جریان در شرایط عملکردی واقعی محفظه احتراق توربین گاز SIEMENS SGT۶۰۰

توربین گاز یک موتور احتراق داخلی است که اغلب از سوخت های فسیلی برای احتراق در آن استفاده میشود. توربین های گاز امروزه کاربرد بسیار گستردهای در صنعت دارند و به عنوان مهمترین موتور تولید انرژی حرکتی برای صنایع سنگین نظیر نیروگاه های تولید برق، صنعت نفت و گاز و صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند. در این پژوهش عملکرد هیدرودینامیکی-حرارتی محفظه احتراق توربین SGT ۶۰۰ با قدرت ۲۵ مگاوات که عمدتا در ایستگاه های تقویت فشار گاز به عنوان محرک کمپرسور استفاده میشود به صورت عددی و تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. این محفظه احتراق از نوع حلقوی و دارای ۱۸ مشعل مشابه است. معادلات حاکم به کمک روش حجم محدود و الگوریتم سیمپل گسسته سازی شده و با استفاده از نرم افزار تجاری انسیس فلوئنت حل شده است. شبیه سازی میدان جریان به صورت سه بعدی، دائم، آشفته و با استفاده از مدل آشفتگی k-ε تحقق پذیر و مدل احتراقی پیش آمیخته جزئی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. نتایح حاصل از شبیه سازی عددی مطابقت بسیار خوبی با نتایج تجربی دارد. شبیه سازی عددی دمای خروجی محفظه را در حدود ۱۳۲۵ کلوین پیش بینی کرده است که با نتایج تجربی در حدود پنج درصد خطا را نشان میدهد. کانتور دما بر روی سپر حرارتی حداکثر دما را در حدود ۱۴۰۰ کلوین نشان داده که با توجه به نوع پوشش سد حرارتی مورد استفاده در آن، قابل توجیه است. کانتور کسر حجمی هیدروژن نماینگر شکل شعله است.

کلیدواژه ها:

توربین گاز ، احتراق پیش آمیخته جزئی ، مدل آشفتگی تحقق پذیر ، شبیه سازی عددی