احمد آذری

در این پروژه به منظور برررسی علل شکست پره روتور توربواکسپندر اقداماتی از قبلیل بررسی ترمودینامیکی وضعیت جریان های ورودی و خروجی از توربواکسپندر، مدل سازی CFD جریان و هیدرودینامیک سیال درون کمپرسور، مدل سازی تشکیل قطرات مایع و بررسی اثر آن روی ایمپلر، آنالیزهای مودال و تحلیل های استاتیک و مودال سازه و هم چنین نمونه برداری از فلز پایه و محل شکست جهت ارزیابی و تجزیه و تحلیل متالورژیکی صورت گرفته است. هم چنین در همین راستا اثر کیسینگ بر رفتار جریان سیال و توزیع فشار و تنش روی ایمپلر و هم چنین اثر جنس و ضخامت ایمپلر نیز روی تحلیل های استاتیک و مودال سازه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مطالعات ترمودینامیکی حاکی از احتمال تشکیل قطره در خروجی اکسپندر LP می باشد. در نهایت با افزایش و کاهش هیدروژن سعی در خارج کردن خروجی اکسپندر LP از شرایط دو فازی شدن شده است و مقدار هیدروژن موردنیاز جهت این امر از نتایج شبیه سازی محاسبه شده است که با توجه به نتایج مقدار آن حدود kg/hr 1100 پیش بینی شد. نتایج مدل سازی CFD جریان در دور های مختلف روتور نشان داد که گرادیان های فشار، تنش و دما روی پره کمپرسور HP به مراتب بیشتر از کمپرسور LP می باشد و با افزایش دور روتور در کمپرسور HP میزان گرادیان های دما، فشار و تنش افزایش می یابد. در حالی که این مساله برای کمپرسور LP ملایم تر است. ضمن اینکه در مقایسه با تصاویر پره شکسته شده نتایج نشان داد که در محل شکست بالاترین فشار، دما و تنش وجود دارد. هم چنین، نتایج CFD جهت بررسی اثر ذرات و قطرات مایع چگالیده بر روی ایمپلر نشان داد که، وجود کندانس تاثیر قابل ملاحظه ای بر افزایش فشار، تنش و ... روی پره ها ندارد به گونه ای که می توان از تاثیر ذرات مایع چگالیده روی پره ها صرف نظر کرد و به عبارت دیگر می توان گفت که چگالش نمی تواند عامل شکست پره ها در شرایط عملیاتی این پروژه شود. نتایج تحلیل های استاتیک و ارتعاشی سازه نشان داد که مدول یانگ تاثیر زیادی بر روی فرکانس های طبیعی پره دارد. و هم چنین نتایج بررسی اثر فشار بر روی فرکانس های پره نشان داد که تغییر فشار روی سطوح پره، ناشی از جریان سیال، تاثیری بر فرکانس های طبیعی پره نخواهد داشت. به منظور بررسی های بیشتر، کانتورهای تنش و کرنش پره نیز بعد از حل استاتیک سازه مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. جهت بررسی و