Gázturbina égőterének numerikus vizsgálata
Gázturbina égőterének numerikus vizsgálata
Wágner Olivér Péter BSc IV. évf.,
e-mail: wagneroliverp@gmail.com
Konzulens: Józsa Viktor, PhD hallgató, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
e-mail: jozsa.viktor.m@gmail.com
Napjainkban egyre nagyobb szerepet játszanak a gázturbinák. Az energiatermelésben és a repülésben egyaránt kiemelkedő az alkalmazásuk. Nagyon fontos részét képezi az égéstér, amely általában csöves, gyűrűs-csöves vagy gyűrűs kialakítású, és ahol a kompresszorról továbbáramló nagynyomású levegő a befecskendezett tüzelőanyaggal keveredve elég. A mai égőterek fejlesztésének célja, hogy az egyre szigorodó kibocsátási szabványoknak képes legyen megfelelni, továbbá fontos egy jó konstrukció, mivel akkor kevés kompresszorlevegőre van szükség a hűtéshez, így a légfelesleg-tényező csökkenésével, összességében javul a körfolyamati hatásfok.
Dolgozatom keretében egy energetikai célú, 30 kW maximális teljesítményű, belső hőcserélős Capstone C-30 típusú gázüzemű mikro-gázturbina gyűrűs égőterének numerikus vizsgálatát végzem. Megkísérlem a valósághoz közeli szimulációs környezet teremtését, hogy használható eredményeket kapjunk, melyek a valós mérésekkel összehasonlíthatóak. A vizsgálat során kirajzolódik az égési folyamat, az égőtér hőtérképe, és a turbinára lépő nyomás és hőmérsékletprofil. Ez utolsó bír a legnagyobb jelentőséggel, hiszen, ha, az elég homogén, akkor a turbinalapátok terhelése egyenletes lesz. Így nagyobb átlagos hőtartalmú közeget tudunk a turbinára engedni, anélkül, hogy a lapátok elégnének., ezáltal magasabb a turbina teljes hatásfoka. A kiértékelés során továbbá, más szerzők által végzett CFD szimulációs elvekkel hasonlítható össze az általam használt módszer.
A modell felépítésekor a geometriát boroszkóppal való feltérképezés, korábbi szereléskor készített képek és védett szabványok alapján definiáltam. A térbeli diszkretizáció (hálózás) automatikus megoldóval történt, mivel igen komplex a geometriánk. A cél egyértelműen az, hogy a belső égési folyamatot megismerjük, valamint a különböző tüzelési viszonyok alapján javaslatot tegyünk a tűztér modernizálására. Továbbá a modellt előkészítsük más tüzelőanyagok vizsgálatára is. Itt főként a megújulók az érdekesek. Továbbá a célunk majd a későbbiekben az, hogy a károsanyag-kibocsátással is foglalkozzunk. Erre a szigorú jogi előírások miatt van szükség.
