پیشرانش(جلوبرندگی)

آشنایی با محفظه احتراق توربین گاز (۱)

محفظه احتراق توربین گاز بین کمپرسور و توربین قرار دارد و مجموعاً به عنوان یک موتور جهت سوزاندن سوخت و افزایش دمای هوای ورودی شناخته می­شود. احتراق تقریباً در یک فشار ثابت انجام می­شود. تمام محفظه احتراق توربین­های گاز با یک تابع و پایه مشخص کار می­کنند. آن­ها دمای گازهای با فشار بالا را افزایش می­دهند. محفظه احتراق توربین­های گازی درصد کمی (تقریبا10%) از هوای ورودی را جهت احتراق استفاده می­کند و بیشتر هوای ورودی جهت خنک­کاری و اختلاط مورد استفاده قرار می­گیرد. محفظه­ های احتراق جدید جهت خنک­ کاری از گردش بخار استفاده می­کنند.

سرعت هوایی که کمپرسور را ترک می­کند حدود 600-400 فوت بر ثانیه (تقریبا 183-122 متر بر ثانیه) می­شود در حالی که سرعت داخل محفظه احتراق باید به زیر 50 فوت بر ثانیه (15.2 متر بر ثانیه) برسد. بنابراین هوای پر سرعت خروجی از کمپرسور را از دیفیوزر عبور می­دهد تا سرعت آن کاهش یابد.

حتی با این سرعت پایین هوای داخل محفظه احتراق ، باید مراقب جدایش و حرکت جریان شعله به پایین دست بود. محفظه احتراق یک سیستم گرمایش با اشتعال مستقیم است که سوخت تقریبا در حالت استوکیومتری می­سوزد (تقریبا با 1/3 یا کمتر از 1/3 هوای تامین شده توسط کمپرسور) سپس محصولات احتراق با هوای باقی­مانده مخلوط می شود تا به یک دمای مناسب جهت استفاده توربین­ها برسد. شکل زیر روند پیشرفت محفظه احتراق (از ابتدایی­ترین تا نوع توسعه یافته آن) را نشان می­دهد.


روند پیشرفت محفظه احتراق از ابتدایی تا توسعه ­یافته

(شماره a) ساده­ ترین شکل محفظه­ ی احتراق را نشان می­دهد. این سیستم یک محفظه­ ی مستقیم است که کمپرسور را به توربین متصل می­کند. متأسفانه این طرح غیر عملی است زیرا افت فشار در اثر احتراق متناسب با مجذور سرعت جریان هوا است و سرعت جریان هوای خروجی از کمپرسور در حدود 150 متر برثانیه است. با چنین سرعتی افت فشار بسیار زیادی در محفظه دیده خواهد شد.

به همین منظور از یک دیفیوزر برای کاهش سرعت جریان ورودی استفاده می شود (شمارهb) حتی با وجود دیفیوزر و کاهش سرعت جریان هوا، هنوز هم سرعت جریان در محفظه در حدی است که از سرعت پیشروی شعله بیشتر است. برای آنکه شعله بتواند جریان هوا را احاطه کند از مکانیزم برگشت جریان (Flow reversal) استفاده می­شود.

هدف از نصب بافل(Baffle)، (شمارهc)  ایجاد ناحیه هایی است که بخشی از جریان پایین دست را که گرم است به بالا دست هدایت کند و باعث اشتعال بهتر مخلوط تازه­ ی سوخت و هوا شود و به این ترتیب شعله پایدار تشکیل می­شود.

در طول دهه ­های اخیر، محفظه­ های احتراق توربین گاز به تدریج و پیوسته از نظر تکنولوژی پیشرفت کرده اند. در طول نیم قرن گذشته، فشار محفظه احتراق از 5 اتمسفر به 50 اتمسفر، دمای هوای ورودی به محفظه از 450 کلوین به 900 کلوین و دمای خروجی از ان از 1100 کلوین به 1850 کلوین رسیده است. امروزه محفظه­ های احتراق راندمانی بسیار نزدیک به 100% دارند و عمر آن ها از چند صد ساعت به ده ­ها هزار ساعت افزایش یافته است. از طرفی کاهش آلاینده­ های خروجی از موتور یه مسئله­ ای حیاتی تبدیل شده است، در حالی­ که در گذشته چندان اهمیت نداشت. در شکلزیر  مولفه­ های یک محفظه احتراق توربین گاز نشان داده شده­ است.

شکل مولفه های یک محفظه احتراق توربین گاز

هم­چنین شکل زیر چگونگی جریان هوا و سوخت را به طور تقریبی بیان می کند.

چگونگی جریان هوا و سوخت

 

نوشته های مشابه

9 دیدگاه در “آشنایی با محفظه احتراق توربین گاز (۱)

  1. ایمان گفت:

    سلام میشه در مورد دیفیوزر بیشتر توضیح بدید و من متوجه شدم که دو دیفیوزر در این موتور های جت استفاده میشه یکی دیفیوزر اصلی که به کمپرسور متصله و یکی هم دیفیوزر هایی که روی خود لاینر متصل هستند وظیفه ی دیفیوزری که روی لاینر هست چیست؟…ممنون میشم جواب بدید..

    1. admin گفت:

      سلام
      اساسا کار دیفیوزر افزایش فشار هست، از طرفی احتراق سوخت در فشار بالا بهتر انجام میگیرد، دیفیوزر این افزایش فشار را در ابتدای محفظه احتراق تامین می کند

  2. رضا گفت:

    سلام.
    عکس ها مربوط به کدوم کتابه؟

  3. کابیانی گفت:

    خوب است آرزوی توفیق روزافزون

    1. Ma گفت:

      سلامت وقت بخیر میخواستم بپرسم اگر یک سیستم داشته باشیم برای بالا بردن قدرت اشتعال و دما در موتورهای توربین گاز آیا می‌توانند راهنمایی کنید کجا ارائه کنیم که مفید واقع بشه

  4. سارا گفت:

    سلام
    ببخشید من یه سوال در زمینه ی احتراق داشتم ممکنه راهنمایی کنید ؟
    در مورد موازنه ی سوخت با هوا

    1. admin گفت:

      سلام
      بله. در انجمن مطرح کنید تا پاسخ بدیم

  5. فرزاد گفت:

    سلام واقعا بحث عالیی رو آغاز کردین حال کردم

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *