[تجهیزات دوار] - مپ توربین

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
هر توربین گاز (gas turbine) دارای یک نقشه عملکرد (operating map) است. مپ‌های کامل به وسیله نتایج تست توربین و یا یک برنامه کامپیوتری خاص تولید می‌شوند. روش دیگر این است که نقشه یک توربین مشابه را به صورت مناسب مقیاس کنیم.


یک مپ توربین (turbine map) معمولی در شکل زیر نشان داده شده است. در این مورد خاص، خطوط درصد سرعت اصلاح شده (corrected speed) بر اساس یک مقدار مرجع، در برابر نسبت فشار در محور x رسم شده‌اند البته اغلب deltaH/T (که تقریبا متناسب با افت دما در طول دستگاه تقسیم بر دمای ورودی دستگاه است) نیز استفاده می‌شود. محور y مقیاسی از دبی که معمولا جریان بی‌بعد (non-dimensional flow) و یا در این مورد جریان اصلاح شده (corrected flow) است را نشان می‌دهد. گاهی محورهای مپ توربین جابه‌جا می‌شوند تا با مپ کمپرسور (compressor map) سازگار شوند. در این مورد یک نمودار که نشان دهنده تغییر راندمان آیزنتروپیک (isentropic efficiency) یا راندمان پلی‌تروپیک (polytropic efficiency) است در کنار مپ توربین قرار می‌گیرد.

Primarynozzlechic.jpg

در این مثال، توربین از نوع ترانسونیک (transonic) است که در گلویی آن عدد ماخ (Mach number) به شرایط سونیک (sonic) می‌رسد و توربین به شرایط خفگی (choked) می‌رسد. در نتیجه تقریبا هیچ تغییر جریانی بین خطوط سرعت اصلاح شده (corrected speed) در نسبت‌های فشار بالا وجود ندارد.


البته بیش‌تر توربین‌ها، دستگاه‌های فروصوت (subsonic) هستند که بالاترین عدد ماخ در گلویی آن‌ها حدود 0.85 است. در این شرایط، در ناحیه خفگی نقشه اندکی پراکندگی جریان بین خطوط درصد سرعت اصلاح شده وجود دارد که در آن جریان برای سرعت داده شده به همواری می‌رسد. بر خلاف یک کمپرسور (compressor) یا فن (fan)، در توربین سرج (surge)‌ یا استال (stall) رخ نمی‌دهد. به این دلیل که جریان درون دستگاه از فشار بالا تا پایین به صورت سراشیبی است. در نتیجه خط سرج (surge line) بر روی نقشه توربین وجود ندارد.

HPTchic.jpg
در یک مپ توربین معمولی، دیدن خطوط کاری (working lines) دشوار است، زیرا خطوط سرعت (speed lines) منشعب می‌شوند. یک ترفند این است که نقشه توربین را رسم مجدد نماییم؛ به صورتی که محور y مضربی از جریان و سرعت اصلاح شده باشد. این کار خطوط سرعت را جدا می‌کند و اجازه می‌دهد که خطوط کاری و کانتورهای راندمان (efficiency contours) به صورت متقاطع رسم و به وضوح دیده شوند.
 
بالا