بررسی تجربی و عددی اثر کاهش قطر و افزایش کانال های تزریق بر روی توان مصرفی از کمپرسور

در تحقیق حاضر بررسی تجربی و عددی تاثیر کاهش قطر و افزایش تعداد کانال های تزریق در یک دبی ثابت جهت محاسبه توان مصرفی کمپرسور برای خنک کاری توربین انجام شده است. در این راستا، ابتدا بهینه سازی چیدمان برای تعداد سوراخ تزریق 4، 16، 64 و 256 با قطرهای 500 ، 250، 125 و 62/5 میکرون با آرایش مثلثی انجام گردید. تحلیل عددی سه بعدی میدان جریان و انتقال حرارت آشفته خنک کاری تراوشی در روی صفحه با استفاده از مدل RNG k-ε انجام شده است. اعتبارسنجی تک سوراخ ، 4 سوراخ و 16 سوراخ تزریق با ساخت این نمونه ها و انجام تست صورت پذیرفته است.نتایج نشانگر آن است که با کاهش قطر و افزایش سوراخ های تزریق متوسط اثر بخشی افزایش ، متوسط دمای روی سطح کاهش و میزان مساحت خنک کاری در یک محدوده حداقل اثر بخشی 20 درصد بصورت چشمگیری افزایش می یابد. اما توان مصرفی از کمپرسور با فرض ثابت بودن ضخامت سطح پره ( افزایش نسبت طول به قطر سوراخ) با کاهش قطر سوراخ تزریق نیز افزایش می یابد. محاسبات به عمل آمده برای توان مورد نیاز جهت خنک کاری برای تک سوراخ تزریق به قطر 1 میلی متر به میزان 1/68×10-3 وات می باشد که این مقدار برای 256 سوراخ تزریق به قطر 62/5 میکرون به میزان 2/688×10-2 وات خواهد شد که این مقدار توان مصرفی برای توربین های گاز بسیار ناچیز می باشد. ضمنا0 با توجه به نتایج ارائه شده در جدول (1) مقدار بهینه را بسته به طراحی مسئله می توان انتخاب نمود.

Keywords:

بهینه سازی , میکرو کانال , صفحه تخت , خنک کاری نفوذی , خنک کاری تراوشی , اثربخشی خنککاری , توان مصرفی کمپرسور.