بررسی تاثیر زبری کانال‌های خنک‌کاری و رطوبت جریان خنک‌ کن در عمر خزشی پره‌ های توربین گازی

پره‌های توربین‌های گازی از قطعات مهمی هستند که در درجه حرارت بالا و تحت تنش‌های مکانیکی کار کرده و واماندگی ناشی از خزش یکی از مهم‌ترین عواملی است که عمر این قطعات مکانیکی را تعیین می‌کند. به‌منظور کاهش درجه حرارت پره‌ها و جلوگیری از خزش، جریان سیال خنک‌کن از کانال‌هایی در این پره‌ها عبور داده می‌شود. در این پژوهش، کانال‌های خنک‌کاری به‌صورت مبدل‌هایی با روکش حرارتی محافظ همراه با خنک‌کاری فیلمی- همرفتی مدل‌سازی شده‌اند‌ و تاثیر رطوبت مخصوص سیال خنک‌کن و زبری کانال خنک‌کاری در مقدار ضریب همرفت جریان داخل کانال بررسی شده است. بدین‌منظور یک کد کامپیوتری که توانایی محاسبه‌ی خواص هوای مرطوب وابسته به دما و رطوبت مخصوص را دارد، تدوین شده و سپس با تاثیر دادن مقدار زبری کانال در محاسبه‌ی ضریب همرفت، توزیع دما در طول پره با استفاده از یک مدل تحلیلی به‌دست آمده است. نتایج نشان می‌دهد در کانال‌های زبر، با افزایش جذب گرما توسط سیال خنک‌کن، دمای پره بخصوص در مقطع بحرانی کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش رطوبت مخصوص سیال خنک‌کن، دمای خروجی سیال نسبت به حالت خشک کاهش می‌یابد که نتیجه‌ی آن کاهش حدود 2.5 درصدی دمای فلز پره در هر بخش می‌باشد. بطور کلی نشان داده شده است که با افزایش رطوبت سیال خنک‌کن و زبری کانال در محدوده قابل قبول، می‌توان عمر خزشی پره را تا 3.18 برابر افزایش داد.