اصول کارکرد توربین گازی، پایان نامه مهندسي مکانیک | شبیه سازی، برنامه نویسی، پایان نامه

پایان نامه اصول کارکرد توربین گازی، مهندسی مکانیک

عنوان:  پایان نامه اصول کارکرد توربین گازی، مهندسی مکانیک

رشته:  پروژه پایانی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: ۱۳۳

بهمرا فایل پاورپوینت  جهت ارائه پایان نامه

چکیده:
در این پروژه در رابطه با توربین گاز از لحاظ مراحل کار و نحوه عملکرد و قسمت های تشکیل دهنده توربین گازی و ترتیب قرار گرفتن اجزاء و همچنین درباره کمپرسور های استفاده شده در توربینهای گاز صنعتی و انواع کمپرسور ها و اجزای تشکیل دهنده کمپرسور وسیستم احتراق واجزای آن و… . سیکل ترمودینامیکی توربین گاز و‌ نگرش کلی بر توربینهای گاز و تاریخچه توربین گاز و مقایسه نیروگاه گازی با نیروگاههای دیگر از مباحث مورد بررسی شده در این پروژه هستند. و همچنین در قسمتهایی از این پروژه به خوبی درباره روشهای افزایش قدرت و راندمان توربین گاز و سیکل‌های توربین گاز با گرمکن مجدد وتوربین‌های گازی با بازیافت وروشهای تولید بخار و توربین گاز باتزریق بخار و فعالیت های انجام شده در قسمت fog و در پایان به اثرات سرمایش هوای ورودی بر روی اجزای سیستم توربین گاز به خوبی بحث شده است.

فهرست مطالب
عنوان
فصل اول: کلیات و اجزاء توربین گاز
۱-۱- مقدمه
۱-۱-۱- کمپرسو
۱-۱-۲- سیستم احترا
۱-۱-۲-۱- محفظه احتراق
۱-۱-۲-۲- نازل سوخت
۱-۱-۲-۳- جرقه زن
۱-۱-۲-۴- شعله بین
۱-۱-۲- ۵ – لوله های مرتبطه شعله
۱-۱-۲-۶- قطعه انتقال دهنده گاز داغ
۱-۱-۳- توربین گاز
۱-۲- اجزاء فرعی توربین گاز
۱-۲-۱- اجزاء راه‌انداز
۱-۲-۲- جعبه دنده
۱-۲-۳- کوپلینگ
۱-۲-۴- کلاچ‌ها
۱-۲-۵- یاتاقانها
۱-۲-۵-۱- یاتاقان تراست با بار
۱-۲-۵-۲- یاتاقان تراست بی‌بار
۱-۲-۶- اجزاء دیگر
۱-۳- سیستمهای فرعی توربین گاز
۱-۳-۱- سیستم روغنکاری
۱-۳-۲- سیستم آب خنک کن
۱-۳-۳- سیستم سوخت توربین های گازی
۱-۳-۴- سیستم هوای خنک کن
۱-۴- کنترل و حفاظت توربین گاز
۱-۵- مزایا و معایب توربین گاز
فصل دوم: سیکل ترمودینامیکی توربین گاز
۲-۱- ‌نگرش کلی بر توربینهای گاز
۲-۲- مقایسه نیروگاه گازی با نیروگاههای دیگر
۲-۳- فرآیند توربینهای گاز
۲-۴- سیکل استاندارد هوایی (براتیون)
۲-۵- نسبت فشار برای حداکثر کار خالص ویژه سیکل نظری
۲-۶- سیکل عملی براتیون
۲-۷- راندمان محفظه احتراق
۲-۸- بازده پلی تروپیک
۲-۹ـ تعیین معادله راندمان پلی تروپیک
۲-۱۰- نسبت فشار برای حداکثر کار خروجی در سیکل عملی توربین گاز
۲-۱۱- نسبت فشار برای حداکثر راندمان حرارتی سیکل عملی
فصل سوم: روشهای افزایش قدرت و راندمان توربین گاز
۳-۱- معرفی
۳-۲- توربین گاز با بازیاب
۳-۲-۱- توربین گاز همراه با بازیاب حرارتی (مبدل حرارتی)
۳-۲-۲- روش تولید بخار با استفاده از بویلرهای بازیاب
۳-۳- سیکل توربین گاز با گرم‌کن مجدد
۳-۴- توربین گاز با تزریق بخار
۳-۴-۱ـ توربین گاز با تزریق بخار به ورودی توربین گاز
۳-۴-۲- توربین گاز با تزریق بخار به خروجی کمپرسور
۳-۵- توربین گاز با خنک‌کاری
۳-۵-۱- خنک‌کاری میانی
۳-۵-۲- خنک‌کاری بوسیله پاشش آب به ورودی کمپرسور
۳-۵-۳- خنک‌کاری هوای ورودی به توربین بوسیله سیستم ذخیره یخ
۳-۵-۴- خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور به وسیله چیلر تراکمی
۳-۵-۵- خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور به وسیله چیلر جذبی
۳-۶- ‌مقایسه‌کلی روشهای موجود وانتخاب روشهای مفیدبه منظورافزایش قدرت خروجی ازتوربین‌گاز
فصل چهارم: فعالیتهای انجام شده در زمینه سیستم Fog
۴ـ۱ـ Mee Industries Inc
۴ـ۲ـ Henry Vogt
۴ـ۳ـ Premier Industries Ins
فصل پنجم: اثرات سرمایش هوای ورودی بر روی اجزای سیستم توربین گاز
۵-۱- تاثیر سرمایش هوا بر روی کمپرسور توربین گاز
۵-۱-۱- دمای خروجی از کمپرسور
۵ـ۱ـ۲ـ کار کمپرسو
۵-۱-۳- نسبت فشار
۵-۱-۴- شرایط کارکرد
۵-۱-۵- افت دما در رابطه مافوق صوت
۵-۲- تاثیر سرمایش هوا بر روی اتاق احتراق
۵-۳- تاثیر سرمایش هوا بر روی توربین
۵-۳-۱- دمای خروجی از توربین
۵-۳-۲- کار خالص توربین
۵-۴- تاثیر سرمایش بر روی راندمان کلی توربین گاز
۵-۵- عوارض جانبی و عوامل تاثیر گذار بر تور بین گاز
۵-۵-۱- تاثیر ارتفاع
۵-۵-۲- افت فشار ورودی
نتیجه گیری
ضمائم وپیوستها
منابع

فهرست اشکال
عنوان
شکل ۱-۱: اجزاء اصلی ساختمانی توربین گاز
شکل ۱-۲: نمای کلی جانبی یک توربین گاز AEG
شکل ۱-۳: محور کمپرسور
شکل ۱-۴: نمایی از کمپرسور
شکل۱-۵: پره های ثابت کمپرسور
شکل ۱-۶: محفظه احتراق
شکل ۱-۷: نحوه قرارگیری اتاقهای احتراق در یک توربین گاز
شکل ۱-۸: شکل یک قطعه انتقال دهنده
شکل ۱-۹: مجموعه یک اتاق احتراق به همراه یک قطعه انتقال دهنده
شکل ۱-۱۰: مجموعه کامل یک اتاق احتراق
شکل ۱-۱۱: مقطع طولی محور یک توربین گاز
شکل ۱-۱۲: دیسکها وچرخ پره‌های متحرک توربین گازی میتسوبیشی (۸۵ مگاواتی)
شکل ۱-۱۳: مقطع طولی توربین گاز میتوبیشی
شکل ۱-۱۴: ترتیب قرار گرفتن اجزاء فرعی مهم واحد گازی
شکل۱-۱۵: پیوست ( ۱ ) نمای کلی از اتاق احتراق توربین ویک محفظه احتراق در توربین گاز
شکل ۱-۱۶: پیوست(۲) نمای کلی از اتاق احتراق توربین
شکل۱-۱۷: پیوست(۳) تصویر محفظه احتراق از نوع لوله‌ای حلقوی که در صنایع هواپیماسازی دارای کاربرد است.
شکل ۲-۱: یک توربین گاز معمولی را با مشخص کردن اجزاء نشان می‌دهد.
شکل ۲-۲: مقایسه میزان حرارت در چهار نمونه سیکل داده شده را نشان می‌دهد.
شکل ۲-۳: شماتیک کلی یک توربین گاز با سیکل ساده مدار باز
شکل ۲-۴: نمای کلی یک توربین گاز بطور ساده
شکل ۲-۵: توبین گاز نوع GELM350 به همراه آن
شکل ۲-۶: نمودار (P-V) سیکل براتیون
شکل ۲-۷: نمودار (T-S) سیکل براتیون
شکل ۲-۸: منحنی تغییرات راندمان حرارتی سیکل براتیون بر حسب فشار
شکل ۲-۹: دیاگرام نسبت فشار بر حسب نسبت دما برای ماکزیمم کار خالص
شکل۲-۱۰: دیاگرام تغییرات کار خالص نسبت فشار با ثابت آدیاباتیک
شکل۲-۱۱: دیاگرام T-S سیکل واقعی برایتون
شکل ۲-۱۲دیاگرام عملکرد نشاندهنده تاثیر نسبت فشار و درجه حرارت ورودی توربین بر روی سیکل ساده
شکل ۲-۱۳: تراکم چند مرحله‌ای
شکل ۲-۱۴ک تراکم در یک طبقه کوچک
شکل۲-۱۵: استنباط در یک طبقه کوچک
شکل۲-۱۶: تغییرات راندمان ایزنتروپیک کمپرسور و توربین بر حسب نسبت فشار
شکل۲-۱۷: رابطه بین راندمان ایزنتروپیک و پلی تروپیک با نسبت فشار
شکل ۲-۱۸: رابطه بین راندمان ایزنتروپیک کلی را با نسبت فشار نشان می‌دهد.
شکل۲-۱۹: تغییرات rp برای ماکزیمم شدن راندمان حرارتی سیکل‌عملی برایتون برحسب دمای حداکثر سیکل به ازای مقادیر مختلف راندمان کمپرسور و توربین
شکل۲-۲۰ تغییرات راندمان‌حرارتی سیکل ساده توربین گاز برحسب تغییرات نسبت فشار دماهای مختلف‌ورودی توربین
شکل۲-۲۱: تغییرات راندمان‌حرارتی سیکل برحسب نسبت فشاربرای مقادیر مختلف راندمان کمپرسور و توربین
شکل۲-۲۲: تغییرات راندمان‌حرارتی برحسب نسبت فشاربرای دماهای مختلف ‌ورودی کمپرسور
شکل۳-۱: روشهای افزایش قدرت خروجی از توربینهای گاز
شکل ۳-۲: مسیر جریان هوا و گاز در توربین گاز با بازیاب حرارتی
شکل ۳-۳: شکل توربین گاز با بازیاب حرارتی بر روی نمودارهای (P-V) و (T-S)
شکل ۳-۴: تغییرات راندمان حرارتی توربین گاز بر حسب نسبت فشار برای مقادیر مختلف راندمان بازیاب
شکل ۳-۵: شماتیک بویلر بازیاب حرارتی که سیکل آب و بخار ورودی و خروجی آن نشان داده شده است
شکل ۳-۶: شماتیک توربین گاز به همراه بویلر بازیاب و توربین بخار
شکل ۳-۷: نمودار اثر نسبت فشار و درجه حرارت ورودی توربین گاز در سیکل ترکیبی
شکل ۳-۸:دیاگرام توربین گاز با گرمکن مجدد
شکل۳-۹: دیاگرام (T-S) سیکل توربین گاز با گرمکن مجدد
شکل ۳-۱۰: دیاگرام اثر نسبت فشار و درجه حرارت ورودی توربین در سیکل با گرمایش مجدد
شکل ۳-۱۱: شماتیک تولید و تزریق بخار به ورودی توربین گاز
شکل ۳-۱۲: شماتیک سیکل توربین گاز به همراه تزریق بخار به هوای خروجی کمپرسور
شکل ۳-۱۳: دیاگرام نشان دهنده اثر نسبت
شکل۳-۱۴: دیاگرام نشان دهنده اثر نسبت
شکل ۳-۱۵: شماتیک سیکل توربین گاز با خنک‌کن میانی و دیاگرام (T-S)
شکل۳-۱۶: تغییرات کار خالص نمودار سیکل توربین گاز با خنک کن میانی بر حسب تغییرات نسبت فشار به ازاء مقادیر مختلف راندمان خنک کن میانی
شکل۳-۱۷: نشان دهنده اثر نسبت فشار و درجه حرارت ورودی توربین بر روی سیکل خنک کاری میانی
شکل۳-۱۸: پاشش آب به ورودی کمپرسور توسط نازلها
شکل۳-۱۹: نمایش فرآیند اسپری آب سرد بر روی دیاگرام سایکومتریم
شکل۳-۲۰: سیکل توربین گاز به همراه سیستم ذخیره یخ
شکل۳-۲۱: سیکل توربین گاز به همراه چیلر تراکمی
شکل۳-۲۲: مقایسه کار خالص خروجی بر حسب نسبت فشار در سیکلهای مختلف
شکل ۳-۲۳: مقایسه راندمان حرارتی بر حسب نسبت فشار در سیکلهای مختلف
شکل ۴ـ۱: شماتیک سیستم ذخیره یخ

کلیات و اجزاء توربین گاز

مقدمه
توربین گاز از لحاظ مراحل کار و نحوه عملکرد؛ شباهت زیادی با موتورهای احتراق داخلی دارد:
اولا: چهار مرحله مکش؛ تراکم؛ احتراق و انبساط (قدرت) و تخلیه در توربینهای گاز صورت می‌گیرد منتهی در موتورهای احتراق داخلی؛ این مراحل؛ در هر یک از سیلندرها ولی به ترتیب انجام می‌شود؛ در حالیکه در توربین‌های گاز؛ در یک از مراحل فوق الذکر در قسمت خاصی از واحد گازی در توربین‌های برای همان منظور در نظر گرفته شده است؛ صورت می‌گیرد. مثلا: تراکم همواره در یک قسمت و احتراق همواره در یک قسمت دیگر در حال انجام است.
ثانیأ: در توربین‌های گاز نیز؛ این انرژی شیمیائی نهفته در سوخت های فسیلی است که نهایتأ بصورت انرژی مکانیکی (گشتاور) ظاهر می گردد.
و ثالثأ: در توربین‌های گاز نیز سیال عاملی که باعث چرخش محور می گردد ؛ گاز داغ (هوای فشرده محترق ) می باشد؛ و همین وجه تسمیه توربین‌های گازی می‌باشد.
مطالب فوق؛ با توضیح اجزاء توربین گاز؛ و ترتیب انجام کار در این نوع واحد تولید انرژی مکانیکی روشنتر خواهد شد. اجزاء توربین گاز عبارتند از:
۱- کمپرسور
۲- اتاق احتراق
۳- توربین
ترتیب قرار گرفتن اجزاء فوق ؛ در رابطه با یکدیگر در شکل زیر بوضوح پیدا است :
از اجزاء فوق کمپرسور؛ همواره وظیفه مکش و متراکم کردن هوا را بعهده دارد. هوای متراکم به اتاق (اتاقهای) احتراق ؛ هدایت شده و در اتاق احتراق با پاشیده شدن سو خت و ایجاد جرقه (البته ایجاد جرقه تنها در ابتدای احتراق لازم است و پس از برقراری شعله ؛ به علت بالا بودن در اتاق احتراق ؛ شعله حفظ می‌گردد)؛ محترق می گردد. گاز داغ حاصل از احتراق هوای متراکم در اتاق احتراق؛ روی پرده های توربین هدایت می شود و با به گردش در آوردن توربین؛ انرژی مکانیکی لازم برای چرخاندن بار متصل به توربین را تامین می کند. ما حصل احتراق ؛ پس دادن انرژی خود به خود به توربین؛ از طریق اگزوز به آتمسفر تخلیه می‌گردد.

این پایان نامه با آیین نامه نحوه نگارش و تدوین پایان نامه تهیه شده و آماده ارائه میباشد.