عنوان پایان‌نامه
پایان نامه
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی-ماشینهای آبی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3095;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71290
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- امیرمحمد نیکروان مقدم
- استاد راهنما
- فرشاد کوثری
- چکیده
- بهینه سازی توربین های گازی که به روش تراکم مرطوب، خنک کاری می شوند نیازمند توسعه ابزاری برای دفع حرارت از هوای ورودی به کمپرسور خود هستند. برای این کار، از نازل های پاشش (اتمایزرها) بهره می برند. نازل های پاشش آب مورد استفاده در این روش، بایستی کیفیت پاشش و زاویه پاشش مناسبی داشته باشند تا منجر به عملکرد بهتری در سیستم گردند. در این تحقیق، جریان داخلی یک نوع نازل فشاری - چرخشی و اثرات هندسه نظیر تعداد شیار، زاویه شیار و اثر گرد کردن لبه شیار (راکورد زنی) بر عملکرد نازل به صورت عددی بررسی شده است. لازم به ذکر است در این تحقیق برای بررسی اثر عوامل یاد شده از نرم افزار FLUENT استفاده شده است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی نشان می دهند با افزایش شعاع راکورد و ثابت ماندن تعداد شیار و زاویه شیار، کاهش چشم گیری در ضریب تخلیه نازل (CD) رخ می دهد. همچنین زیاد شدن تعداد شیار و ثابت ماندن سایر عوامل نیز، ضریب تخلیه را افزایش می دهد. افزایش زاویه شیار نیز با ثابت نگه داشتن دیگر عوامل، ضریب تخلیه را کاهش خواهد داد. این نتایج نشان می دهند برای طراحی مناسب یک پاشش، بایستی اثرات این سه عامل بیان شده بر ضریب تخلیه و زاویه پاشش در نظر گرفته شوند. کلمات کلیدی: تراکم مرطوب، نازل پاشش آب، راکورد زنی، شیار، زاویه شیار
- Abstract
- 1. https://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine. 2. Sonntag, R.E., et al., Fundamentals of thermodynamics. Vol. 6. 1998: Wiley New York. 3. Meher-Homji, C.B. and T.R. Mee. Gas turbine power augmentation by fogging of inlet air. in Proceedings of the 28th Turbomachinery Symposium. 1999. 4. مهرابی, م., et al., تهیه اطلس گرمایش مناطق مختلف ایران به روش درجه روز جهت تدوین معیار مصرف انرژی. انسان و محیط زیست, 2011. 9: p. 17-26. 5. Mee III, T. and A. Nicholson, Inlet Fogging of Gas Turbine Engines Detailed Climatic Analysis of Gas Turbine Evaporation Cooling Potential in the USA. 6. Lefebvre, A., Atomization and sprays. Vol. 1040. 1988: CRC press. 7. Tate, R.W. and R.J. Volkmann, Liquid spray nozzle, 1959, Google Patents. 8. Lefebvre, A.H., Airblast atomization. Progress in Energy and Combustion Science, 1980. 6(3): p. 233-261. 9. Rayleigh, J.W.S.B., The theory of sound. Vol. 2. 1896: Macmillan. 10. Rizk, N. and A. Lefebvre, Spray characteristics of plain-jet airblast atomizers. Journal of engineering for gas turbines and power, 1984. 106(3): p. 634-638. 11. Lefebvre, A. and M. Suyari, Film thickness measurements in a simplex swirl atomizer. Journal of Propulsion and Power, 1986. 2(6): p. 528-533. 12. White, F.M. and I. Corfield, Viscous fluid flow. Vol. 3. 2006: McGraw-Hill New York. 13. White, F., Fluid mechanics. 2015: McGraw-Hill Higher Education. 14. Gorokhovski, M. and M. Herrmann, Modeling primary atomization. Annu. Rev. Fluid Mech., 2008. 40: p. 343-366. 15. Masai, T., Atomizing nozzle, 1974, Google Patents. 16. Ashgriz, N., Handbook of atomization and sprays: theory and applications. 2011: Springer Science & Business Media. 17. Strutt, J.W. and L. Rayleigh, On the instability of jets. Proc. London Math. Soc, 1878. 10: p. 4-13. 18. Bayvel, L., Liquid atomization. Vol. 1040. 1993: CRC Press. 19. Chaudhari, K., D. Kulshreshtha, and S. Channiwala, Design and experimental investigation of 60 o pressure swirl nozzle for penetration length and cone angle at different pressure. Department of Mechanical Engineering, GEC-Bharuch, Bharuch, Gujarat, India CKPCET, Surat, Gujarat, India SVNIT, Surat, Gujarat, 1963: p. 76-84. 20. Giffen, E. and A. Muraszew, The Atomization of Liquid Fuels.(1953), John Wiley and Sons, Inc., NY. 21. Lavernia, E.J. and Y. Wu, Spray atomization and deposition. 1996: Wiley. 22. Schick, R.J. and K.F. Knasiak. Spray Characterization for Wet Compression Gas Cooling Applications. in 8th International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems. 2000. 23. Yule, A. and I. Widger, Swirl atomizers operating at high water pressure. International journal of mechanical sciences, 1996. 38(8): p. 981-999. 24. Bowen, S.D., Rotating nozzle, 1994, Google Patents. 25. Chinn, J.J. and A.J. Yule. Computational analysis of swirl atomizer internal flow. in Proceedings of ICLASS. 1997. 26. Giffen, E. and B. Massey, Some observations on flow in spray nozzles. 1950: Motor Industry Research Association. 27. Horvay, M. and W. Leuckel. LDA-measurements of liquid swirl flow in converging swirl chambers with tangential inlets. in 2nd International Symposium on Applications of Laser Anemometry to Fluid Mechanics. 1985. 28. Fraser, R., et al., Drop formation from rapidly moving liquid sheets. AIChE Journal, 1962. 8(5): p. 672-680. 29. Fraser, R.t. and P. Eisenklam, Liquid atomization and the drop size of sprays. Trans. Inst. Chem. Eng, 1956. 34(4): p. 294. 30. York, J.L., et al., Investigation of oil-fired radiant burners: progress report. 1954. 31. Nieuwkamp, W. Flow analysis of a hollow cone nozzle with potential flow theory. in IN: ICLASS-85; Proceedings of the Third International Conference on Liquid Atomisation and Spray Systems, London, England, July 8-10, 1985. Volume 1 (A87-13826 03-34). London, Institute of Energy, 1986, p. IIIC/1/1-IIIC/1/9. 1986. 32. Abramovich, G., The theory of swirl atomizer. Industrial Aerodynamics. Moscow, BNT. ZAGI, 1944: p. 114-121. 33. Kuznetsov, A. and S. Novikov, Carboniferous brines of the Polasna-Krasnokamsk anticline. Cr Acad. Sci. USSR, 1943. 39: p. 61-64. 34. Taylor, G., The boundary layer in the converging nozzle of a swirl atomizer. The Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics, 1950. 3(2): p. 129-139. 35. Biswas, G. and S. Som, Coefficient of discharge and spray cone angle of a pressure nozzle with combined axial and tangential entry of power-law fluids. Applied scientific research, 1986. 43(1): p. 3-22. 36. Madsen, J., B.H. Hjertager, and T. Solberg, Numerical simulation of internal flow in a large-scale pressure-swirl atomizer. Aalborg University Esbjerg, ILASS-Europe, 2004. 37. Hirt, C., B. Nichols, and N. Romero, SOLA: A numerical solution algorithm for transient fluid flows. NASA STI/Recon Technical Report N, 1975. 75: p. 32418. 38. Hirt, C.W. and B.D. Nichols, Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries. Journal of computational physics, 1981. 39(1): p. 201-225. 39. پویا, س.ه., پروژه نازل پاشش اب. 1394. ? Abstract Optimization of gas turbines that are cooled using the wet compression method requires instrumental development to treat heat rejection from the inlet air to the compressor. The instrument in question is a spay-nozzle (atomizer). In order to acquire better performances, atomizers should have a high-quality spray and a suitable spraying angle. The current study performs a numerical analysis on the flow inside a pressure-swirl nozzle and the effects of geometrical parameters such as the number of grooves, the angle of the groove and the radius of the fillet imposed on the inlet, using the FLUENT software. Results show that by increasing the fillet radius while keeping the number and the angle of grooves constant, the discharge coefficient decreases dramatically, while the spraying angle increases. Also, adding to the number of grooves while keeping other parameters constant increases CD and decreases the spraying angle slightly. Furthermore, increasing the groove angle while keeping all other parameters constant, results in a higher value for CD and a lower value for the spraying angle. These trends indicate that in designing a suitable spray, the effect of these three parameters should be considered on CD and the spraying angle. Keywords: wet compression, water nozzle, filet radius, groove angle
