عنوان پایان‌نامه

شبیه سازی جریان ناپایای دو فازی در توربین بخار به منظور بدست آوردن محدوده مناسب فشاری عملکرد کندانسور



    دانشجو در تاریخ ۲۷ اردیبهشت ۱۳۹۳ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "شبیه سازی جریان ناپایای دو فازی در توربین بخار به منظور بدست آوردن محدوده مناسب فشاری عملکرد کندانسور" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2643;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63034
    تاریخ دفاع
    ۲۷ اردیبهشت ۱۳۹۳
    دانشجو
    محمدرضا وقار
    استاد راهنما
    امیر نجات
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    در طراحی سیکل توربین بخار، در اثر بالا رفتن فشار کندانسور سرعت محوری بخار دوفازی در عبور از پره های ثابت ناحیه کم فشار توربین کاهش می یابد. این کاهش کاهش سرعت محوری باعث افزایش زاویه حمله جریان در ورودی پره های متحرک می گردد و در نتیجه گردابه در ناحیه کم فشار توربین و بخصوص ردیف های پایانی ایجاد می شود و در نهایت لرزش پره ها را به دنبال خواهد شد که اصطلاحاً به آن پدیده فلاتر می گویند. بدین منظور فشار کندانسور هیچگاه نباید از مقدار بحرانی خود بیشتر گردد. لذا تعیین فشار بحرانی کندانسور که همان فشار خروجی توربین بخار است همواره مورد توجه بوده است. برای رفع این مشکل و درک صحیحی از این رخدادها، در این پروژه تلاش شده است تمامی 7 مرحله ناحیه کم فشار توربین بخار (شامل 14 پره ثابت و متحرک) توسط نرم افزار ANSYS-CFX به صورت سه بعدی شبیه سازی عددی شود و هم به صورت پایا و هم ناپایا حل گردد. به همین منظور و برای تولید شبکه، ابتدا پره های هر مرحله محفظه عبوری سیال توسط نرم افزار Blade Editor تعیین و سپس توسط نرم افزار TurboGrid شبکه سه بعدی کاملاً منظم برای آن تولید گردیده است. در نهایت پس از اعتبار سنجی نتایج در شرایط طراحی، با بررسی راندمان، کار تولیدی، کیفیت بخار از ورودی تا خروجی توربین، پروفیل جریان و توزیع فشار بر روی پره متحرک ردیف آخر به صورت پایا، به همراه بررسی نیروهای وارد بر پره، فرکانس و دامنه نوسانات به صورت ناپایا، فشار هشدار و بحرانی کندانسور بدست آمد. بعلاوه پیامدهای افزایش فشار کندانسور نیز بر توربین بخار بررسی و تحلیل گردید. در پایان در این پژوهش با توجه به شناسایی پدیده ها و پیامدهای مختلف در اثر افزایش فشار خروجی توربین، دو راه حل بر اساس چرخش پره متحرک ردیف آخر برای اصلاح عملکرد توربین در فشارهای خروجی بالاتر پیشنهاد و نتایج آن ارائه و نشان داده شد، با بکارگیری این دو روش، می توان دامنه فشار عملکردی توربین بخار را افزایش داد. واژه‌های کلیدی: مراحل کم فشار توربین بخار- جریان ناپایای دوفاز- فشار بحرانی کندانسور- فلاتر - شبیه سازی عددی سه بعدی- حل پایا و ناپایا
    Abstract
    Modern steam turbine are used routinely in various power plants electricity production. In order to obtain the descriptions of the complete flow-field of LP stages of steam turbine, numerical simulation of steam turbine is performed. In steam power plants, increasing pressure of condenser which is equal with turbine outlet, already starts in the flow path of the low pressure part of the steam turbine, which leads to a complex three-dimensional two-phase flow. Any jump in the back pressure of the turbine outlet results in lower steam axial velocity in LP stages. Consequently, a stall region is formed in the last rotational blade of the LP stages which causes unstable vibrations known as stall flutter. Numerical simulations are more robust is detail examination of different phenomena in steam turbine since the experimental examination of the flow filed is relatively expensive. In this study the flow field of the whole LP region of steam turbine (7 stages) is simulated with steady 3D computational fluid dynamics (ANSYS CFX). The flow path was defined by ANSYS-Blade editor and the computational grid was generated by ANSYS-Turbo Gird software. The flow rate, pressure, temperature, mass fraction and applied forces on blades are computed via CFD simulation and overall a good agreement with the experimental data is observed. The Efficiency, available work, stream lines and pressure distribution of LP region are reported for the analysis of the turbine performance change due to turbine pressure outlet (Condenser Pressure) variations. Since any jump in the pressure of turbine outlet, results in lower steam axial velocity in LP stages, the turbine performance deviates from its design point. In this study critical pressure was definitely calculated and two way was suggested to increase the outlet pressure range of turbine's operation. Note that two suggested solution was base on rotation of last rotary blade. Keywords: LP Stages of Steam Turbine, Two Phase Unsteady Flow, Critical Pressure Condenser, Flutter, 3D Numerical Simulation