بررسی و ارایه الگوی تاثیر تزریق بخار به محفظه احتراق توربین های گازی به منظور افزایش راندمان

نقش توربین گاز در قرن هسته ای و صنعتی فعلی نسبت به دهه های گذشته بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به منظور بهبود عملکرد توربین گاز روش های مختلفی نظیر بازیابی، خنک کننده واسط درونی، پیش گرمایش و تزریق بخار آب استفاده شده است. در این تحقیق تزریق بخار آب به جریان بالا دست محفظه احتراق پیشنهاد شده است. در اینجا از کد عددی نرم افزار تجاری فلوینت برای شبیه سازی احتراق استفاده شده است. برای شبیه سازی احتراق به یک مدل احتراقی مناسبی نیاز است. مدل فلیملت به دلیل ویژگی های متعدد از جمله جدا کردن واکنشهای شیمیایی از میدام مغشوش، یکی از پرکاربردترین مدلهای ارایه شده در منابع است. در این پژوهش شعله محفظه احتراق با استفاده از سینتیک مکانیزم شیمیایی DRM22) با 22 گونه شیمیایی و 104 واکنش) مدل شده است. نتایج نشان داد که دو منطقه چرخشی در محفظه احتراق ایجاد میگردد. این مناطق نشان میدهند که میدان جریان درون محفظه احتراق بسیار پیچیده میباشد. در محفظه احتراق یک ورتکس درونی در طول محور مرکزی و یک ورتکس بیرونی نزدیک نازل تزریق سوخت تا دیواره محفظه احترق تشکیل میگردد که با تزریق بخار آب ورتکس سوم در ناحیه نزدیک به نازل بخار آب ورودی تشکیل میشود. نتایج نشان داد که با تزریق بخار آب دمای درون محفظه احتراق اندکی افزایش خواهد یافت. این پدیده به این علت تجزیه مولوکولهای بخار آب بدلیل دمای فوق العاده بالای درون محفظه احتراق میباشد. بعد از تجزیه، هیدروژن به عنوان سوخت و اکسیژن نیز به عنوان اکساینده وارد واکنش شده و منجر به افزایش دمای شعله و علی الخصوص دمای هسته مرکزی شعلع میشوند. اما با تزریق بیشتر بخار آب ورودی تا نسبت دبی جرمی 2.0 مشاهده میشود که دمای هسته مرکزی شعلع کاهش مییابد. با تزریق بخار آب از نسبت دبی جرمی 05.0 تا 1.0 مشاهده میشود که کسر جرمی ناکس خروجی از محفظه احتراق افزایش خواهد یافت که به دلیل تجزیه مولکولهای بخار آب و افزایش دمای محفظه احتراق میباشد. اما با افزایش بیشتر بخار آب ورودی، ناکس خروجی از محفظه به شدت کاهش مییابد به طوری که در نسبت دبی جرمی 2.0 اختلاف قابل ملاحظه ای میان ناکس خروجی در حالت بدون تزریق بخار آب و حالت تزریق بخار آب مشاهده شده است.