Lektion 4 Gasturbiner Modellering Motorer og turbiner Lektion 4 Gasturbiner Modellering

Gasturbiner

Gasturbiner

Gasturbiner - brændkammer

Applikationer

Dimensionsløse modeltal Tryktal (energital): Flowtal Y: specifik optagen energi (E) [J/kg] : skovlfortrængningsfaktor [-] u22 : periferihastighed [m/s] p: pumpevirkningsgrad Q: volumenstrøm [m3/s] D2: løberdiameter [m] b2: udløbsbredde [m] n: omdrejningstal [s-1]

Skalering Specifik pumpe Pumpefamilie

Kendetal (koefficienter) Head coefficient CH () Power coefficient CP Virkningsgrad 

Turbomaskiner - modeller

Aksialturbiner – reaktion

Aksialgitre Accellerationsgitre (kraftmaskinerturbiner) Accellerationsgitter Decellerationsgitter Stator (ledeapparat) Rotor (løbehjul) Accellerationsgitre (kraftmaskinerturbiner) Accellererer strømningen Sænker trykket (jf Bernoulli) Decellerationsgitre (arbejdsmaskiner kompressorer, pumper) Bremser strømningen op Hæver trykket (jf Bernoulli)

Aksialgitre – hastighedstrekanter og definitioner Indløbshastigheder w1, u1, c1 Udløbshastigheder w2, u2, c2 Indløbsvinkel β1, α1 Udløbsvinkel β2, α2 Omdrejning Indfaldsvinkel, profilvinkler Kordelængde l Gitterdeling t Delingsforhold t/l

Energiudveksling i aksialgitre Aksialkraft For stator For rotor

Energiudveksling i aksialgitre Tangentialkraft for stator Resulterende kraft For rotor

Energiudveksling i aksialgitre Vingeprofil

Energiudveksling i aksialgitre Friktion giver en yderligere kraft – FD - dragkraften

Hovedligninger Stator Rotor Euler Accellerationsgitter Decellerationsgitter Rotor Accellerationsgitter Decellerationsgitter Euler

Virkelige processer Som for dampturbiner er delprocesserne mindre end ideelle  stigende entropi i kompressions- og ekspansions-processerne, tryktab i opvarmings- og afkølingsprocesserne. Isentropisk virkningsgrad - kompressor

Reheat + regeneration Termisk virkningsgrad Optimum ved ens trykforhold T3=T5=T7 Isentropiske processer  Termisk virkningsgrad større end for regenerative cycle men mindre end for intercooler+ regeneration

Driftsforhold Indførelse af trykforhold For et givet temperaturforhold findes et trykforhold der giver maksimalt nettoarbejde

Max temperatur (air standard) Processer går mod max virkningsgrad  nettoarbejde går mod 0

Sammenhæng mellem design og performance Øget rotordeflektion Øget massestrøm (aksialhastighed) Øget rotorhastighed

Smith chart