بهبود طراحی محفظه احتراق میکروتوربین گازی180-85 GTCP

Abstract

در این مقاله، محفظه احتراق میکروتوربین گازی پرکاربرد 180-85 GTCP با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت مدل شده است. سپس پدیده احتراق به صورت سه بعدی و با استفاده از مدل غیر پیش آمیخته مورد بررسی قرار گرفته شده و با توجه به پروفیل دمای بدست آمده، این محفظه بهینه گردیده است. برای مدلسازی آشفتگی از مدل کا- اپسیلن قابل تحقق و برای به دست آوردن شدت تشعشع از مدل عرض گسسته استفاده شده است. سوخت اصلی که در حال حاضر در این نوع میکروتوربین استفاده می‌شود JP4 است. با توجه به اینکه این نوع سوخت از خارج از کشور وارد می‌شود و همچنین با توجه به آلودگی که این نوع سوخت ایجاد می‌کند، متان به عنوان یک سوخت در دسترس، پاک و ارزان می‌تواند یک جایگزین مناسب برای این به کارگیری در میکروتوربین مذکور باشد. هدف پژوهش حاضر نیز این بوده است که بدون تغییر در هندسه اصلی محفظه احتراق و دبی هوای ورودی به آن، با بدست آوردن یک هندسه و الگوی مناسب برای پاشش سوخت متان، یک شعله قابل قبول بدست آورده شده و سپس طراحی محفظه بهبود یابد. شعله به دست آمده برای سوخت در این تحقیق قابل قبول بوده و متوسط دمای گاز خروجی از محفظه احتراق متناسب با کارکرد میکروتوربین است. نتایج به دست آمده با داده های خروجی شبیه‌سازی همین محفظه با سوخت کروسین مقایسه شده است که بیانگر درصد خطای بسیار ناچیزی است. همچنین نتایج بدست آمده از بهبود طراحی محفظه احتراق که با ایجاد شیارهای شعاعی در ورودی اعمال شد، نشان می‌دهد که از میزان حرارت در قسمت اولیه محفظه که باعث آسیب این قسمت می‌شده، تا حد قابل توجهی کاسته شده است. این کاهش دما در این ناحیه باعث خواهد شد مشکلات عملی که طی کارکرد موتور به صورت ترک خوردگی جوش ها در بخش جلویی محفظه بروز می کند تا حد زیادی تقلیل یابد.