التصميم والوظيفة لحلقات الفوهة في التوربينات الحديثة

التوربينات هي أجهزة فريدة قادرة على إنتاج الكهرباء من البخار أو الغاز عالي الحرارة. هناك توربينات في العديد من الأماكن مثل محطات الطاقة الكهربائية التي تنتج الكهرباء، والطائرات التي تحلق عاليًا في السماء والسفن التي تتحرك على سطح الماء. حلقة الفوهة: هذه جزء حيوي للغاية من توربينات الجيل الحالي. لأن هذه الخطوط الدقيقة تمامًا حلقة الفوهة في شاحن التوربو بواسطة O.B.T ضرورية لتدفق الغاز أو البخار بسلاسة عبر التوربينات وتشغيلها.

أهمية حلقات الفوهات للتوربينات

الحلقات النفاثة مهمة لأنها تساعد في تنظيم كيفية مرور الغازات الساخنة أو البخار عبر التوربين. مثل هذا التحكم ضروري لأن التوربينات مصممة لتحويل الطاقة بعيدًا عن الغاز أو البخار وإلى قوة ميكانيكية، وهي كل ما يتطلبه الأمر لإنتاج الحركة. عندما يتدفق الغاز أو البخار بشكل جيد، نحصل على المزيد من القوة من هذا التوربين وهو ما نهدف إلى تحقيقه.

الحلقات النفاثة مهمة أيضًا لأنها تعمل على حماية شفرات التوربين. هذه ملحقات التوربين مثل الشفرات هي المكونات التي تجمع الطاقة من الغاز أو البخار. تضمن الحلقات النفاثة أن الغاز الساخن أو البخار يتم توجيهه إلى الشفرات بطريقة منظمة وأمنة. إذا لم يكن التدفق تحت السيطرة بشكل جيد، فسيؤدي ذلك في النهاية إلى مشكلة للشفرات حيث ستصاب بالبلى بشكل أسرع. يؤدي هذا البلى إلى عمل التوربين بكفاءة أقل مما يجب عليه القيام به، مما يعني أن الأمور ستحتاج إلى الإصلاح، وهو أمر مكلف ويتطلب وقتًا.

سر الحلقات النفاثة الأفضل

تحسين الطريقة التي تعمل بها حلقات الفوهات يمكن القيام به بعدة وسائل. هناك عدد قليل من الطرق لفعل ذلك، أحد الخيارات هو بتغيير شكل وحجم الفوهة. وتصميمها بشكل صحيح وتحديد حجمها يمكن أن يحسن بشكل كبير تدفق الغاز أو البخار أثناء مروره عبر هذه التوربينات. يجب تصميم الفوهة المثالية لتخطيط هندستها بطريقة تضمن تغيير الطول بشكلMinimalعبر نطاق الوظائف والسرعات التي يتم تنفيذها. التوربينات، والتي تكون عندما تصبح تيارات الغاز أو البخار فوضوية؛ والتغيرات في الضغط التي يمكن أن تؤدي إلى تعطيل النظام التشغيلي.

يمكن أن يكون المادة التي تُصنع منها حلقة الفوهة عاملًا مهمًا. كما يجب أن تكون قوية بما يكفي لعدم الكسر تحت درجات الحرارة والضغوط العالية للغاز أو البخار أثناء دفعه عبر التوربين. كما ينبغي أن تكون مقاومة للتآكل والتآكل، أي أنها لا تتحلل أو تتضرر مع مرور الوقت. بالإضافة إلى الأمور الأخرى، فإن المثالي هو اختيار مواد تضمن لحلقات الفوهات عمرًا طويلًا وتؤدي عملها بشكل صحيح.

كيف تتحكم فوهات التوربين في التدفق؟

إنها مسؤولة عن توجيه تدفق الغاز أو البخار داخل التوربين. تم تصميمها لتتصرف كفوهات توجه تدفق الغاز أو البخار نحو شفرات التوربين بطريقة دقيقة ومنضبطة. هذه النصيحة مفيدة جدًا لأنها تتجنب تآكل الشفرات بسرعة. يؤدي ذلك إلى انخفاض كفاءة إخراج التوربين مع الحاجة إلى صيانة أكثر عند ارتداء الشفرات.

لا تقتصر حلقات الفوهة على توجيه التدفق فقط، بل تُستخدم أيضًا لتقليل الاضطرابات وانخفاض الضغط في الغاز أو البخار. تقليل التغيرات العشوائية والتغيرات في الضغط يسمح للتربيين باستخدام الطاقة بكفاءة أكبر. في إنتاج الطاقة، نريد تدفقًا سلسًا للغاز أو البخار عبر التربيع حتى يمكن استخراج المزيد من الطاقة وهنا تكمن المشكلة.

تحسين حلقات الفوهة باستخدام مواد جديدة

يمكن للمواد المتقدمة أن تحسن بشكل كبير كفاءة حلقات الفوهة. السيراميك هو أحد المواد الجيدة جدًا. يتمتع السيراميك بمقاومة ممتازة للتآكل والتآكل - فإنه يستمر لفترة أطول بكثير عند تعرضه لظروف قاسية. في الواقع، يمكن تعريضه لدرجات حرارة مرتفعة وضغط، مما يجعله مادة جيدة لاستخدامها في حلقة الفوهة الخاصة بشاحن التوربو . 

المادة الحديثة الثالثة هي المركبات ذات الأساس المعدني. تحتوي مصفوفة معدنية على مواد تعزيز ألياف عالية الأداء. يمكن لهذه المادة المختلطة تحسين المرونة والاستقرار لحلقة الفوهة لتوفير المتانة. كما أنها قادرة على توفير خصائص مقاومة للتآكل والصدأ لحلقة الفوهة، وهو أمر حيوي لفعالية التوربينات على المدى الطويل.

تكنولوجيا التوربينات المُتقدمة

يشرح الزوج أن هناك عددًا من التقنيات الجديدة المتاحة لتحسين تصميم وآداء حلقة الفوهة. مثال على هذه التقنية الجديدة هو الطباعة ثلاثية الأبعاد. تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد للمهندسين صنع أشكال وتصاميم معقدة جدًا أو مستحيلة باستخدام طرق التصنيع التقليدية. وهذا يمكّن من تصميمات أكثر تعقيدًا وتطورًا يمكن أن تحسن من أداء التوربين.

الديناميكا الحرارية الحاسوبية (CFD) هي أداة أخرى حيوية. من خلال استخدام محاكاة قوية بالكمبيوتر لأنماط التدفق، تكشف طرق CFD عن كيفية تدفق الغاز أو البخار عبر التوربين. يمكن للمهندسين تحسين كفاءة التوربين بدراسة هذا التدفق وتصميم حلقة الفوهة وفقًا لذلك. هذه تقنية مهمة جدًا لأنها توفر البيانات المطلوبة للتحليل التفصيلي والتعديلات التي يمكن أن تؤدي إلى إنتاج أفضل للطاقة.

لخصًا، الحلقات النفاثة هي منتج حيوي لكل تصميم توربيني حديث. تم تصميمها لتحسين تدفق الغاز أو البخار عبر التوربين، وحماية الشفرات من التلف وزيادة الكفاءة. عند النظر إلى عناصر التصميم، على سبيل المثال: شكل وحجم الحلقة النفاثة، يمكن التركيز عليها لجعلها أفضل باستخدام مواد جديدة أو تطبيق بعض المفاهيم مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد وكذلك الديناميكا الحسابية للسوائل. هذا سيؤدي إلى توربين يعمل بشكل أفضل، ويُنتج طاقة أكبر ولديه استخدام واسع في العديد من الصناعات والتطبيقات.