طراحی و تحلیل عملکرد توربین بخار یک طبقه ضربه ای به عنوان محرک سیستم های مکانیکی

Abstract

توربین‌های بخار یک طبقه نوع ضربه‌ای به عنوان محرک سیستم‌های مکانیکی همچون پمپ‌ها، فن‌ها، دمنده‌ها و کمپرسورها مورد استفاده قرار می‌گیرند. توربین‌های ضربه‌ای، می-توانند تغییر فشار و آنتالپی زیادی در یک طبقه ایجاد کنند ضمن آنکه تمام افت فشار در نازل‌ها صورت می‌گیرد و هیچگونه تغییر فشاری در روتور وجود ندارد. گشتاور وارد شده به شفت در این نوع توربین‌ها حاصل تغییر ممنتوم سیال در پره‌های متحرک در مسیر دوران می‌باشد. در این مقاله روش طراحی آیرودینامیکی توربین بخار یک طبقه نوع ضربه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور طراحی آیرودینامیکی یک نوع توربین بخار ضربه‌ای که به عنوان محرک یک پمپ سانتریفیوژ با سرعت دورانی 2900 دور بردقیقه و توان مصرفی 30 کیلووات می‌باشد، مورد مطالعه قرار گرفته است. حداکثر توان تولیدی توربین حدود 45 کیلووات و حداکثر سرعت دورانی آن 4500 دور بر دقیقه می‌باشد. قطر روتور توربین 400 میلی‌متر است. رفتار سیال در یک طبقه ضربه‌ای شامل نازل و روتور به صورت تئوری و با بررسی مثلث‌های سرعت مورد مطالعه قرار گرفته است و پس از طراحی آیرودینامیکی، جریان سیال در توربین به کمک دینامیک سیالات محاسباتی شبیه‌سازی شده‌است. نتایج شبیه‌سازی به صورت منحنی‌های عملکردی ارائه شده‌اند. نتایج تحلیل‌های تئوری همخوانی قابل قبولی با نتایج شبیه‌سازی عددی دارند.