بررسی عددی تاثیر پاشش بخارآب در محفظه احتراق موتور توربینی بر روی عملکرد موتور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده وپژوهشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

2 هیئت علمی دانشکده فنی مهندسی دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

موتورهای توربینی جزء مهمی از صنعت حمل و نقل هستند که به علت گستردگی استفاده از آن‌ها، همواره سعی شده تا با روش‌های مختلف بتوان هم میزان توان و رانش موتور را افزایش داد و هم بازده سیکل آن‌ها را بالا برد. یکی از این روش‌ها، استفاده از پاشش بخارآب در محفظه احتراق می‌باشد. پاشش بخارآب می‌تواند با افزایش دبی جرمی سیال، توان و رانش موتور را افزایش دهد. همچنین می‌تواند دمای خروجی محفظه احتراق را کاهش و از این طریق عمر توربین را افزایش داده و باعث کاهش آلاینده‌ها شود. علاوه بر آن، بخارآب را می‌توان از گازهای خروجی موتور نیز تولید نمود که این امر باعث افزایش بازده کلی سیکل می‌شود.

در تحقیق حاضر، پاشش بخارآب در محفظه احتراق موتور ای‌ال‌اف 502 بررسی شده است. پاشش بخارآب در دبی‌های مختلف، در چند فشار و نسبت سوخت به هوا مطالعه شده است. جهت انجام محاسبات از نرم‌افزار استار سی سی ام استفاده شد. سپس با استفاده از نتایج به دست آمده از آن، سیکل گازی متناظر موتور با کد متلب نوشته شده، تحلیل شده و توان و رانش موتور محاسبه گردید و میزان بخارآب تولیدی توسط گازهای خروجی نیز تخمین زده شد.

مشاهده شد که تاثیر پاشش بخار بدون افزودن سوخت اضافی به موتور و با استفاده از گازهای خروجی برای تولید بخار، می‌تواند توان موتور را تا 17 درصد افزایش دهد. این مقدار با افزودن سوخت اضافی مورد نیاز برای تولید بخار، می‌تواند تا حداکثر 3 برابر توان و حداکثر 3/2 رانش را ارائه دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of the effect of spraying vapor in combustion chamber of turbine engine on engine performance

نویسندگان [English]

  • iman mahmoodi 1
  • mohammad mehdi dostdar 2
1 Department of Mechanical Engineering, Technical and Engineering Faculty and Research Institute, Imam Hossein University, Tehran, Iran
2 science committee of Technical Engineering Faculty of Imam Hossein University
چکیده [English]

Turbine engines are one of the vital components in the transportation sector. Due to their widespread usage, there have been continuous strides to enhance the power and thrust of the turbine engines and also the overall cycle efficiency using various techniques. One of those techniques is the introduction of steam into the combustion chamber. The addition of steam enhances the mass flow rate of the working fluid, hence increasing the power and thrust of the engine. This would, additionally, reduce the outlet temperature from the combustion chamber and extend the turbine life while reducing the emissions; besides, as mentioned above, the steam generation from exhaust gases of the engine increases the overall cycle efficiency.

The investigations are presented over ALF502 engine in this study on injecting steam into a combustion chamber. The type of research that has been carried out is dealing with various flow rates and pressures besides fuel to air ratios. Calculations with STAR-CCM+ are carried out, then with a MATLAB code, the analysis for a suitable gas cycle of the engine and engine power and thrust calculation was found, at the same time, producible steam from exhaust gases estimation is done.



The tests demonstrated that the injection of steam, solely derived from exhaust gases for the generation of steam without any additional fuel, resulted in power up to a maximum increase of 17%. Moreover, when added the required supplementary fuel to generate steam, three times the power increase and an increase in thrust by two-thirds were achievable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steam injection
  • Computational fluid dynamics
  • Combustion chamber
  • Power
  • Cycle analysis

Smiley face

دوره 14، شماره 1 - شماره پیاپی 35
بهار و تابستان 1404
شهریور 1404
  • تاریخ دریافت: 12 دی 1403
  • تاریخ بازنگری: 15 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش: 12 مرداد 1404
  • تاریخ انتشار: 01 شهریور 1404