Gaz türbinlerinde soğutmalı türbin kanadının had ile optimum tasarımı ve analizi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Enerji Bilimleri ve Teknolojisi, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ESRA YILDIZ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): İbrahim Can
Eş Danışman: Ferhat Koca
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında, yüksek sıcaklıklara maruz kalan gaz türbini sabit ve hareketli kanatlarının soğutulması için kullanılan kanalların yapısal geometrilerinin etkileri incelenmiştir. Sabit ve hareketli kanatlar gibi gaz türbini sıcak bölge elemanlarının soğutulması kanatların daha yüksek sıcaklık ve mekanik yükler altında çalışmasını mümkün kılmaktadır. Gaz türbin kanadının benzeşim metoduyla 10 farklı tipte nervürlü kanal kullanılarak soğutulması amaçlanmıştır. 4:1 en boy oranına sahip dikdörtgen bir soğutma kanalındaki termal performansları iyileştirmek için tasarlanan standart ve kademeli düzenlemelere sahip çatı, ters çatı, yamaç ve takoz tipi nervürler incelenmiştir. Kare tipi nervür, termal karşılaştırmalar yapmak için temel geometri tasarlanmıştır. Türbülanslı akış detayları, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi kullanılarak standart k-ε türbülans modeli ile sayısal hesaplamalar yapılmıştır. Nervürlü duvarlarda ısı transferi kanal giriş kesitine göre; 10000, 20000, 40000 ve 80000 olmak üzere dört farklı Reynolds (Re) sayısında incelenmiştir. Hesaplamalar sonucunda Re sayısına bağlı olarak çalışma şartlarında türbin kanadındaki sıcaklık değişimi, kanat içerisindeki kanallarda meydana gelen ısı transferi değişimleri ve genel termal performans karşılaştırılmıştır. Çalışmada değerlendirilen farklı tip nervürler kare standart nervür ile karşılaştırıldığında; sırasıyla takoz kademeli nervür, çatı kademeli nervür, yamaç kademeli nervür ve ters çatı kademeli nervürde daha yüksek Nu sayısı elde edilmiştir. Takoz kademeli bir nervürün, genel termal performansı artırabildiği, türbin kanatlarının dahili soğutulmasındaki uygulamalar için umut verici olduğu gözlemlenmiştir. Re=10000 ve Re=20000 değerlerinde ters çatı kademeli nervür, takoz kademeli nervüre göre sırasıyla %3,62 ve %4,34 daha yüksek temel performans sağlarken Re=40000 değerinde yaklaşık termal performans sağladığı sonucuna ulaşılmaktadır. Re=80000 değerinde ise takoz kademeli nervürün ters çatı kademeli nervüre göre %3,37 daha yüksek termal performans sağlamıştır. Tüm modellerin en iyi çalışma aralığının Re=40000 ve Re=80000 arasında olduğu belirlenmiştir. En iyi termal performans faktörü (PEC) sonuçları takoz kademeli nervür modelinde elde edilmiştir.