Investigation of power turbine casing thermal environment using one dimensional thermal-fluid network solver
Güç türbini muhafazasının termal ortamının bir boyutlu termal-akış ağ çözücüsü ile incelenmesi
- Tez No: 805685
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN BEDİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı Tekniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
Bir gaz türbinli motor, yüksek sıcaklıkta anında değişen güç talebine ve çeşitli atmosferik koşullarda çalışacak şekilde tasarlanır. Bu beklentiler göz önünde bulundurulduğunda türbin giriş sıcaklığı ve malzeme seçimi, motorun bütünlüğünü korumak ve istenilen gücü elde etmek için en kritik parametreler arasındadır. Ancak türbin giriş sıcaklığı ne kadar yüksek olursa motorun ömrü o kadar kısa olur. Bu nedenle motor bileşenlerinin soğutulması hem dönen hem de sabit parçalarının dayanıklılığı, bütünlüğü, güvenilirliği ve kanat ucu açıklıklarının kontrol edilmesi açısından çok önemlidir. Ek olarak, termal ve ikincil hava sistemi tasarımı ısı yükünü ve soğutma havası dağılımını belirledikleri için güç türbini muhafaza soğutmasında önemli bir rol oynar. Konsept tasarımı aşamasında yeni bir soğutma sistemi oluşturmak için mühendislerin ilk danıştığı araç bir boyutlu simülasyon programlarıdır. Ancak literatürde uygun bir boyutlu modelleme metodolojisinin bulunmaması nedeniyle bu adım tasarımcılar için zorlayıcı olabilir. Bu tez, ön tasarım aşamasındaki herhangi bir türbin muhafaza geometrisi için bir boyutlu ağ modelleme metodolojisi sunmayı amaçlamaktadır. Bu anlamda, sıcaklık ve basınç sensörleri kullanılarak bir güç türbini muhafazasının sıcaklık dağılımını elde etmek için bir test kampanyası yürütülmüştür. Kurulan bir boyutlu model, testin kararlı noktaya ulaştığı andaki sonuçlarına göre doğrulanmıştır. Ayrıca, bir boyutlu modelin kritik geometrik konumların belirlenmesine ve modelin sınır koşullarından nasıl etkilendiğinin ölçülmesine yardımcı olan bir hassasiyet analizi gerçekleştirilmiştir. Ek olarak, bileşenlerin iletim yollarını değiştirerek muhafaza üzerindeki sıcaklık dağılımının nasıl değiştiğini incelemek için farklı bir soğutma sistemine sahip yeni bir muhafaza geometrisi tasarlanmıştır. Son olarak, duyarlılık analizinin sonuçları değerlendirilmiştir ve önerilen geometrinin avantajları ve dezavantajları ele alınmıştır.
Özet (Çeviri)
The gas turbine engine operates in high-temperature, instantly changing power demand and various atmospheric conditions. Therefore, turbine inlet temperature and material selection are among the most critical parameters to maintain its integrity and satisfy power output. However, the higher the turbine inlet temperature is, the less operational time is. Thus, cooling the engine components is crucial regarding the durability, integrity, and reliability of both rotating and structural parts and for controlling blade tip clearances. In addition, thermal and secondary air systems design collectively play a key role in the successful case cooling, as they determine the heat load and cooling flow distribution. The first tool of engineers for an initial concept design is a 1D simulation to create a new cooling system. However, this step can be challenging for designers due to the absence of a 1D modeling methodology in the literature. Therefore, this paper aims to present a 1D network modeling methodology for any turbine geometry at the preliminary design stage. In this sense, a test campaign is carried out to obtain the temperature distribution of a generic power turbine casing using thermocouples and pressure sensors. In addition, a 1D thermo-fluid steady-state model is established. The results of the model are validated against test data. Additionally, a sensitivity analysis is performed, which helps to determine critical geometric locations for the base model and to measure how the model is affected by boundary conditions. Furthermore, another casing geometry with a different cooling system is designed to examine temperature distribution variation on the casing by changing the conduction path of components. Finally, comprehensive comparisons of the geometries with advantages and disadvantageous are considered, and the result of the sensitivity analysis is evaluated.
Benzer Tezler
- Elektron ışın kaynağı ve otomotiv endüstrisindeki uygulamaları
Başlık çevirisi yok
ERCAN CİHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELAHATTİN ANIK
- Gemilerde artık ısı sistemlerinin optimum işletilmesi
Optimum operation of waste heat recovery systems
ERDAL GÜLLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN KAMİL SAĞ
- Rüzgâr enerjisi uygulamaları ve savonius rüzgar türbini
Wind energy applications and savonius wind turbine
MUSTAFA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Mühendislik BilimleriSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FETHİ HALICI
- Güç sistemlerinde küçük sinyal kararlılığının UPFC-POD ile incelenmesi
Investigation of small signal stability in power systems with UPFC-POD
MUHAMMET DEMİRBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDüzce ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KENAN DÖŞOĞLU
- Francis Türbinli Tesislerde Dönen Vorteks Çekirdeğinin geçici rejimlere etkisinin rolü
An Investigation on the influence of rotating vortex rope on transiet working conditions for Francis turbine power plants
METİN GÜLEÇ