توضیحی درباره ی موتور جت واجزای آن

موتور جت:

از بسیاری جنبه های مکانیکی موتورهای توربینی رضایت بخش تر از نوع پیستونی می باشند به این دلایل:

  1. عدم وجود عضوهای رفت و برگشتی (کاهش اصطکاک)
  2. کاهش مصرف روغن
  3. بالا رفتن قابلیت اطمینان

موتور توربین گاز: موتور توربین گازی را می توان مانند یک لوله دانست که از طرفی هوا وارد می شود، سپس مقداری سوخت با آن هوا ترکیب شده و بعد از انفجار به صورت گازهایی که سرعت و درجه حرارت بالایی دارند از آن خارج می شوند. در حقیقت با این عمل به هوای ورودی شتاب داده می شود و چون دارای جرم هم باشد پس یک نیرویی در جهت عقب آن تولید می شود که طبق قانون سوم نیوتن نیروی مساوی ولی در جهت مخالف حرکت گازهای خروجی ایجاد می شود. به این نیرو تراست می گویند. (واحد: نیوتن)

جت Jet: به عمل بیرون فرستادن سیالات (مایعات و گازها) از یک مجرای معین با سرعت زیاد را که باعث ایجاد کار می شود می گویند.

اجزای اصلی یک موتور توربین گاز:

1- کمپرسور              2- اتاق احتراق          3-توربین

Gas Generator

دو عامل مؤثر در عملکرد توربین گازی: (برای بالا بردن عملکرد)

1- افزایش راندمان اجزا و موتور     2-افزایش حرارت ورودی به توربین

(برای بالا بردن عملکرد):

1-کاهش انرژی جذب شده توسط کمپرسور

2-کاهش تلفات انرژی

انواع سیکل توربین گاز:

1-سیکل ساده باز

2- سیکل ساده بسته

3- سیکل ترکیبی

در سیکل باز هوای تازه به طور پیوسته وارد موتور توربین گاز می شود و در کمپرسور بر فشارش افزوده شده و انرژی توسط سوخت در محفظه احتراق اضافه می شود.در این حالت محصولات احتراق در توربین منبسط شده و از طریق اگزوز دوباره به اتمسفر منتقل می گردد.

در سیکل بسته سیال عامل می تواند هوا یا گاز دیگری باشد که بطور پیوسته سر تا سر توربین گاز را طی می کند. در این سیکل سوخت مستقیماً با هوا محترق نمی شود بلکه انرژی مورد نیاز توسط heater جدا از سیال عامل محترق می شود.

سیکل بسته

سیکل ترکیبی، ترکیب تعدادی سیکل باز و بسته است. در این نوع سیکل معمولاً راندمان حرارتی به مراتب بالاتر از سیکل های باز و بسته به تنهایی می باشد.

انواع کاربرد موتورهای توربین گازی:

1- مصارف هوایی             2- مصارف صنعتی (نیروگاهی)

تفاوت این دو کاربرد:

1- سرعت هوای ورودی             2- ارتفاع پروازی

سیکل ایده آل:

1- سیکل ساده                 2- سیکل همراه با مبدل حرارتی     

3-سیکل دوباره گرم کن

کمپرسور:

بالا بردن فشار سیال ورودی به موتور.

نحوه کار به این صورت است که هر مرحله از کمپرسور مقداری نسبت فشار را بالا می برد.

کمپرسور: 1- شعاعی 2- محوری

مزایای کمپرسورهای شعاعی:

1/ برای موتورهای کوچک مناسب است چون دبی جرمی کمی از آن عبور می کند.

2/ در مقابل FOD مقاومت خوبی دارند.

3/ طول کمتری از موتور را اشغال می کنند. (عرض آن ها زیاد است)

4/ برای نسبت فشار حدود 4:1می توانند مفید باشد. (4 به یک)

معایت کمپرسورهای شعاعی:

1- دبی جرمی آن کم است.

2- عرض آن زیاد است که مقاومت ایرودینامیکی زیاد می شود.

3- نسبت فشار آن پایین است.

اجزای تشکیل دهنده کمپرسور شعاعی:

1 : rotating impeller

که از تعدادی گذرگاه مخصوص برای کاهش شتاب سیال و افزایش فشار استاتیک تشکیل می شود.

2: diffuser

اصول عملکرد:

هوا توسط Impller eye به داخلImpller مکیده می شود و توسط شتاب گریز از مرکز که به جریان هوا وارد می شود فشار استاتیکی و دینامیکی آن افزایش می یابد.وقتی که در جریان پیدا کرد دوباره فشار دینامیکی به فشار استاتیک تبدیل می شود.

معمولاً در طراحی ها فشار در و 4/1 دیگر در اتفاق می افتد.

کمپرسور محوری:

هر کمپرسور محوری از دو قسمت پره های چرخنده(rotor) و پره های ثابت(stator ) تشکیل شده است.

که rotor هم فشار استاتیکی و هم دینامیکی را افزایش می دهد و سپس در stator فشار دینامیکی به استاتیکی تبدیل می شود.

ابتدا سیال عامل توسط rotor شتاب می گیرد و انرژی جنبشی سیال یا فشار دینامیکی بالا می رود.سپس سیال عامل در stator شتابش گرفته شده و انرژی جنبشی آن به فشار استاتیک تبدیل می شود. این فرایند در هر مرحله ادامه پیدا می کند. علت افزایش فشار استاتیکی عبور سیال از مسیر دیفیوزری شکل پره ها می باشد.

اهداف استفاده از پره های IGV (پره های هدایت کننده جریان) :‌

1/هدایت کردن جریان

2/ تخفیف صدای ناشی از کمپرسور

3/ در رابطه با مشکل یخ زدگی مراحل اوّل نقش مفیدی دارند.

در این موتورB >1 است. (B.747)

امّا در موتور 14- F که B<1 است و تراست سرد و گرم با هم مخلوط می شوند داریم:

 

فرق کمپرسور با فن: فن، فشار دینامیکی را زیاد می کند امّا کمپرسور، فشار استاتیکی را.

محفظه احتراق: در محفظه احتراق هوای متراکم شده خروجی از کمپرسور، محترق می شود.

در آن جا سوخت به صورت پودر با هوا مخلوط شده و گازهای خروجی با انرژی جنبشی بالا از آن خارج می شود.

وظایف جریان هوای ثانویه در محفظه احتراق:

1/ کنترل مؤثرتری از نظر توزیع درجه حرارت در محفظه احتراق داشته باشد.

2/ به کامل شدن احتراق کمک می کند.

3/ باعث Stable شدن شعله می شود.

4/ باعث تصحیح پروفیل حرارتی در انتهای محفظه احتراق می شود.

وظیفه هوای اولیه انجام احتراق است. کنترل شعله توسط هوای ثانویه در ناحیه های ثانویه و انتهایی صورت می گیرد.

عملکرد محفظه احتراق:

پارامترهای عملکردی در محفظه احتراق:

1/افت فشار: هر چه افت فشار کمتر باشد بهتر است.

الف) افت فشار ناشی از اصطکاک

ب) افت فشار ناشی از افزایش درجه حرارت Fundamental loss

2/راندمان محفظه احتراق:

3/توزیع درجه حرارت خروجی در محفظه احتراق (توسط هوای ثانویه)

4/محدوده تعادل در محفظه احتراق (با افزایش فشار استاتیکی ورودی به محفظه )

Rich : ناحیه ای که نسبت به هوا به سوخت کم است.

Weak : ناحیه ای که نسبت هوا به سوخت زیاد است.

با افزایش فشار استاتیک ورودی به محفظه ، این مرز توسعه پیدا می کند.

5/شدت احتراق:

Combustion intensity =

توربین: در توربین، گازهای با انرژی جنبش بالای خروجی از محفظه احتراق منبسط می شوند و مقداری از انرژی جنبشی سیال به کار مکانیکی تبدیل می شود.

عضوهای موجود در موتورهای هوایی : 1- دهانه ورودی 2- نازل

دهانه ورودی: هوا را با ماخ و فشار مناسب به کمپرسور برساند.

نازل: عامل ایجاد کننده تراست در موتور است.

در توربین انرژی جنبشی سیال خروجی از محفظه احتراق تبدیل به کار مکانیکی می گردد.

عواملی که باعث کار مکانیکی در توربین می شود:

1/ تغییر مومنتوم سیال (تغییر مقدار مؤلفه سرعت)

2/اختلاف فشار بین ورودی و خروجی هر ردیف پره در توربین.

در توربین ابتدا پره ها ثابت است ودر کمپرسور ابتدا پره ها متحرک

یک مرحله توربین محوری از دو قسمت تشکیل شده است ابتدا پره های ثابت استاتور است که به آن ها NGV می گویند. که وظیفه آن جهت دادن به جریان سیال ورودی به پره های روتور می باشد.

پره های روتور به شفت اصلی و پره های ثابت به بدنه وصل هستند.

در توربین پره ها کوچک و سپس بزرگ است امّادر کمپرسور ابتدا پره ها بزرگ و سپس کوچک است.

پس پره ها در کمپرسور کوچک می شود.

 

/ 0 نظر / 10 بازدید