تبليغاتX
مکانیک سیالات و تاسیسات تهویه مطبوع
اینجانب مسعود وحیدی مهندس مکانیک سیالات مشهد ورود شما را خوش آمد می گویم
اگر می خواهید درباره سیال فوق بحرانی اطلاعاتی کسب کنید فایل های زیر را دانلود کنید

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

+ نوشته شده در  سه شنبه چهاردهم شهریور 1385ساعت 12:40  توسط مسعود  | 

سیستم احتراق در توربین گاز و موتور جت شامل بخش های سوخت پاش و جرقه زن و محفظه احتراق و لوله احتراق میباشد که در این قسمت به تشریح محفظه و لوله احتراق میپردازیم .

محفظه احتراق :

محفظه احتراق فضایی است که لوله احتراق را در بر میگیرد و جریان هوای کمپرس شده در ابتدا وارد این محفظه میشود .اگر چند محفظه احتراق وجود داشته باشد طرز قرار گرفتن آنها بصورت شعاعی  میباشد .طرز قرار گرفتن در شکل پایین مشخص است .

در شکل اول یک محفظه احتراق و متعلقاتش و استاتور توربین مشخص است .

 در شکل دوم تعدادی محفظه احتراق قرار دارد که بصورت شعاعی نصب شده اند .

 

لوله احتراق :

لوله احتراق لوله  ایست که عمل احتراق در آن انجام میگردد که شامل انژکتور و شمع جرقه زن میگردد هوای فشرده ابتدا وارد محفظه احتراق میگردد سپس از طریق سوراخهای موجود بر روی جداره لوله از محفظه احتراق وارد لوله احتراق میشود و سپس انژکتورها سوخت را میان هوای فشرده شده ورودی میپاشند و شمع جرقه زن باعث محترق شدن مخلوط هوا و سوخت میگردد .تعداد و مساحت سوراخهای موجود بر روی لوله های احتراق میزان سرعت و فشار سیال را در محفظه احتراق تعیین میکند .  علت اینکه فرایند احتراق در یک محفظه دوجداره انجام میگردد جلوگیری از تماس مستقیم شعله با جداره بیرونی محفظه میباشد چراکه این تماس باعث انتقال گرما از سیال با محیط میگردد که این امر نامطلوب است و باعث کاهش انرژی سیال میگردد و از کشش موتور میکاهد . دو مورد از نحوه قرار گرفتن محفظه احتراق در موتور جت بصورت 1.  محوری    و     2.  شعاعی   میباشد . در شکل زیر برشی از یک لوله احتراق مشاهده میگردد که این لوله توسط محفظه احتراق پوشیده شده است  :

لوله احتراق که توسط محفظه احتراق در بر گرفته شده در این شکل لوله های خنک کن نیز دیده میشوند .

+ نوشته شده در  چهارشنبه چهاردهم تیر 1385ساعت 22:43  توسط مسعود  | 

گسترش پوششهای سد حرارتی برای توربین های گازی

آزمایشهای غیر مخرب جهت ارزیابی جوش لوله های نیرو گاهی

خوردگی خستگی در لوله های بویلر

پوششهای مقاوم به اکسیداسیون و خوردگی داغ توربینهای گازی

سنسورهای نوری برای محیطهای دمای بالا

خوردگی سوپر هیترها

خوردگی اجزاء توربین های بخاری کم فشار

حفاظت حرارتی توربین های گاز با استفاده از پوششهای حائل

تنوع در روش های تعمیر و نگهداری

نیروگاه جدید حرارتی با سیستم انرژی پاک

تمیز کاری لوله های بویلر بوسیله امواج صوتی

نیروگاه زباله سوز با راندمان بالا

آزمایش میزان آلودگی در توربین های گاز

آبرسانی با پمپ توربین های شناور روی آبهای جاری

سیستم ذخیره ساز سرما با استفاده از انرژی الکتریکی در ساعات ارزان قیمت

سیستم یکپارچه تولید توان سرمایش و گرمایش ساختمانها

فناوری ذخیره سازی انرژی حرارتی در سیستمهای تهویه مطبوع و تامین آب گرم خانگی

سیستم گرمایش و سرمایش ناحیه ای در ساختمانهای آینده

 

 

 

+ نوشته شده در  جمعه دوم تیر 1385ساعت 12:13  توسط مسعود  | 

آشکار سازی نشن لوله بویلر در نیروگاه conemough

ارزشیابی طول عمر بخشهای تحت فشار بویلر

کلر زنی متمرکز درکندانسور نیروگاه بخار

راهنمای متالوژیک شکست لوله های بویلر نیروگاه بخار

کاهش هزینه ساخت بویلر ها به کمک مدل سازی سه بعدی

آینده نیروگاههای حرارتی زغال سنگی در ژاپن

سیستم های ذخیره ساز یخ

یک نیروگاه سیکل ترکیبی با قابلیت انعطاف زیاد

تست اولتراسونیک درب جوشی مخزن ذخیره سوخت اتمی

روشهای جلوگیری از ضربه قوچ در لوله های بخار

نیروگاه پیشرفته ذغال سنگی با دمای بخار700 درجه سانتیگراد

راندمان گرمایش مجدد

 ترکیب نیروگاههای گازی و پیل سوختی

ذخیره سازی هوای فشرده برای توربین های گازی

میکرو توربین ها

روشی جدید برای تشخیص کاویتاسیون

سیستم پیشرفته توربین گازیATS

حفاظت پره های توربین با استفاده از رینگها

مدیریت عمر پره های توربین

افزایش توان توربین های گازی بوسیله کاهش فاصله روتور

افزایش عملکرد قابلیت توربوماشینها با استفاده از سیستمTiger

افزایش قدرت توربین های گازی با تزریق آب سرد در ورود به کمپرسور

توربین بادی

تشخیص آغاز خرابی در توربو ژنراتور بوسیله نمایش ارتعاشات پیچشی

افزایش بازدهی و کاهش آلودگی در توربین های گازی

مشخصه های ارتعاشی توربین های گازی صنعتی

ارتقاء عملکرد نیروگاه بخاری Deva در رومانی

توزیع تولید با استفاده از میکرو توربین ها

مدیریت عمر توربین های احتراق

بهینه سازی مسیر عبور بخارجهت افزایش بازدهی توربین های بخاری

روشهای مختلف کاهش هزینه بهبود اجزاء توربین گازی

افزایش قدرت توربین گازی با تزریق آب یا بخار

فناوری توربینهای گاز سرامیکی

طراحی مهندسی کانال انتقال محصولات احتراق به توربین

توربین های گازی با پوشش سرامیکی

سیستم Fog : تحولی در امر خنک سازی هوای ورودی به توربین های گازی

کاویتاسیون در پمپ های سانتریفوژ

حل مشکل ارتعاش لوله های پمپ تغذیه فاز ۲ نیروگاه بایرن

کنترل پدیده سرژ در کمپرسورها با استفاده از کنترل کننده های منطقی

استفاده از توربو کمپرسورها در حذف گاژهای غیر قابل تقطیر در نیروگاههای زمین گرمایی

بازرسی و نظارت پمپ های سانتریفوژ

اتوماسیون عملکرد کمپرسورها در افزایش راندمان

ژنراتور توربین گاز با قابلیت کندانسوری

ژنراتور ولتاژ بالا

 

 

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه هفدهم خرداد 1385ساعت 8:58  توسط مسعود  | 

نیروگاههای هسته ای حدود 17 درصد برق را تأمین می کنند برخی کشورها برای تولید نیروی الکتریکی خود، وابستگی بیشتری به انرژی هسته ای دارند. براساس آمار آژانس انرژی اتمی، 75 درصد برق کشور فرانسه در نیروگاههای هسته ای تولید می شود و در ایالات متحده، نیروگاههای هسته ای 15 درصد برق را تأمین می کنند. بیش از چهارصد نیروگاه هسته ای در سراسر دنیا وجود دارد که بیش از یکصد عدد آنها در ایالات متحده واقع شده است. یک نیروگاه هسته ای بسیار شبیه به یک نیروگاه سوخت فسیلی تولید کننده انرژی الکتریکی است و تنها تفاوتی که دارد، منبع گرمایی تولید بخار است. این وظیفه در نیروگاه هسته ای برعهده رآکتور هسته ای است.
رآکتور هسته ای
همه رآکتورهای هسته ای تجاری از طریق شکافت هسته ای گرما تولید می کنند. همانطور که می دانید، شکافت اورانیوم نوترون های زیادی آزاد می کند، بیشتر از آنکه لازم باشد. اگر شرایط واکنش مساعد باشد فرآیند به طور خود به خودی انجام می شود و یک زنجیره از شکافت های هسته ای به وجود می آید. نوترونهایی که از فرآیند شکافت آزاد می شوند، بسیار سریعند و هسته های دیگر نمی توانند آنها را به راحتی جذب کنند. از این رو در اکثر رآکتورها قسمتی به نام کند کننده نوترون وجود دراد که در آن از سرعت نوترونها کاسته می شود و در نتیجه نوترونها به راحتی جذب می شوند. چنین نوترونهایی آن قدر کند می شوند تا با هسته راکتور به تعادل گرمایی برسند. نام گذاری این نوترونها به نوترونهای گرمایی یا نوترونهای کند هم از همین رو است.
مقدار انرژی گرمایی که در یک رآکتور پارامتر بحرانی است و با کنترل آن می توان رآکتور را در حالت عادی نگاه داشت. این کار با تنظیم تعداد میله های کنترل درون رآکتور صورت می گیرد. میله کنترل از مواد جذب کننده نوترون ساخته شده است و با افزایش یا کاهش جذب نوترون، می توان گسترش واکنش زنجیره ای را کاهش یا افزایش داد. البته با استفاده از کند کننده های نوترون یا تغییر دادن نحوه قرار گیری میله های سوخت هم می توان انرژی خروجی رآکتور را کنترل کرد.

طراحی یک رآکتور
رآکتورهای هسته ای برای انجام واکنش های هسته ای در مقیاس وسیع طراحی می شوند. گرما، اتمهای جدید و تابش بسیار شدید نوترون، محصولات واکنش انجام شده در رآکتور هستند و بسته به استفاده ای که از رآکتور می شود، از یکی از محصولات استفاده می شود. در یک نیروگاه هسته ای تولید برق از انرژی گرمایی تولید شده برای چرخاندن توربین و درنهایت تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود. در برخی رآکتورهای نظامی و آزمایشی بیشتر از باریکه نوترون پر انرژی استفاده می شود تا مواد ساده را به عناصر کم یاب و جدیدی تبدیل کنند.
هدف از رآکتور هر چه باشد، برای به دست آوردن این محصولات لازم است یک واکنش هسته ای زنجیره ای به طور پیوسته ادامه یابد. برای ادامه یک واکنش زنجیره ای هم رآکتور باید در حالت بحرانی یا فوق بحرانی قرار داشته باشد. کند کننده و وسیله کنترل در فراهم آوردن چنین شرایطی نقش بسیار مهمی برعهده دارند.
رآکتوری که از کند کننده استفاده می کند، رآکتور گرمایی یا رآکتور کند نامیده می شود. این رآکتورها با توجه به نوع کند کننده ای که مورد استفاده قرار می گیرد طبقه بندی می شوند. آب معمولی ( آب سبک )، آب سنگین و گرافیت، مواد رایج کند کننده هستند.  البته گرافیت مشکلات فراوانی را به وجود می آورد و بسیار خطرآفرین است، مانند حادثه انفجار چرنوبیل یا آتش سوزی وانیدسکیل.
رآکتورهایی که از کند کننده ها استفاده نمی کنند، رآکتورهای سریع خوانده می شوند. در این نوع رآکتورها فشار ذرات نوترون بسیار بالا است و از این رو می توان برخی واکنش های هسته ای را در آنها انجام داد که ترتیب دادن آنها در رآکتور کند بسیار مشکل است. شرایط خاصی که در رآکتورهای سریع وجود دارد، سبب می شود بتوان هسته اتم توریوم و برخی ایزوتوپ های دیگر را به سوخت هسته ای قابل استفاد تبدیل کرد. چنین رآکتوری می تواند سوختی بیش از حد نیاز خود را تولید کند و به همین دلیل به آن رآکتور سوخت ساز هم گفته می شود.

در همه رآکتورها، قلب رآکتور که دمای بسیار زیادی دارد باید خنک شود. در یک نیروگاه هسته ای، سیستم خنک ساز به نوعی طراحی می شود که از گرمای آزاد شده به بهترین شکل ممکن استفاده شود. در اغلب این سیستمها از آب استفاده می شود. اما آب نوعی کند کننده هم محسوب می شود و از این رو نمی تواند در رآکتورهای سریع مورد استفاده قرار گیرد. در رآکتورهای سریع از سدیم مذاب یا نمک های سدیم استفاده می شود و دمای عملیاتی خنک ساز بالاتر است. در رآکتورهایی که برای تبدیل مورد طراحی شده اند، به راحتی گرمای آزاد شده را در محیط آزاد می کنند.
در یک نیروگاه هسته ای، رآکتور کند منبع آب را گرم می کند و آن را به بخار تبدیل می کند. بخار آب توربین بخار را به حرکت در می آورد ، توربین نیز ژنراتور را می چرخاند و به این ترتیب انرژی تولید می شود. این آب و بخار آن در تماس مستقیم با راکتور هسته ای است و از این رو در معرض تابش های شدید رادیواکتیو قرار می گیرند. برای پیشگیری از هر گونه خطر مرتبط با این آب رادیواکتیو، در برخی رآکتورها بخار تولید شده را به یک مبدل حرارتی ثانویه وارد می کنند و از آن به عنوان یک منبع گرمایی در چرخه دومی از آب و بخار استفاده می کنند. بدین ترتیب آب و بخار رادیواکتیو هیچ تماسی با توربین نخواهند داشت.

انواع رآکتورهای گرمایی
در در رآکتورهای گرمایی علاوه برکند کننده، سوخت هسته ای ( ایزوتوپ قابل شکافت القایی)، مخزن بخار و لوله های منتقل کننده آن، دیواره های حفاظتی و تجهیزات کنترل و مشاهده سیستم رآکتور نیز وجود دارند. البته بسته به این که این رآکتورها از کانالهای سوخت فشرده شده، مخزن بزرگ بخار یا خنک کننده گازی استفاده کنند، می توان آنها را به سردسته تقسیم کرد.
الف – کانالهای تحت فشار در رآکتورهای RBMK و CANDU استفاده می شوند و می توان آنها را در حال کارکردن رآکتور، سوخت رسانی کرد.
ب – مخزن بخار پرفشار داغ، رایج ترین نوع رآکتور است و در اغلب نیروگاههای هسته ای و رآکتورهای دریایی ( کشتی، ناوهواپیمابر یا زیردریایی ) از آن استفاده می شود. این مخزن می تواند به عنوان لایه حفاظتی نیز عمل کند.
ج – خنک سازی گازی: در این رآکتورها به جای آب، از یک سیال گازی شکل برای خنک کردن رآکتور استفاده می شود. این گاز در یک چرخه گرمایی با منبع حرارتی راکتور قرار می گیرد و معمولاً از هلیوم برای آن استفاده می شود، هر چند که نیتروژن و دی اکسید کربن نیز کاربرد دارند. در برخی رآکتورهای جدید، رآکتور به قدری گرما تولید می کند که گاز خنک کن می تواند مستقیما یک توربین گازی را بچرخاند، در حالی که در طراحی های قدیمی تر گاز خنک کن را به یک مبدل حرارتی می فرستادند تا در یک چرخه دیگر، آب را به بخار تبدیل کند و بخار داغ، یک توربین بخار را بگرداند.

بقیه اجزای نیروگاه هسته ای
غیر از رآکتور که منبع گرمایی است، تفاوت اندکی بین نیروگاه هسته ای و یک نیروگاه حرارتی تولید برق با سوخت فسیلی وجود دارد.
مخزن بخار تحت فشار معمولا درون یک ساختمان بتونی تعبیه می شود که این ساختمان به عنوان یک سد حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل می کند. این ساختمان هم درون یک مخزن بزرگتر فولادی قرار می گیرد. هسته رآکتور و تجهیزات مرتبط با آن درون این مخزن فولادی قرار گرفته اند و کارکنان می توانند راکتور را تخلیه یا سوخت رسانی کنند. وظیفه این مخزن فولادی، جلوگیری از نشت هر گونه گاز یا مایع رادیواکتیو از درون سیال است.
در نهایت این مخزن فولادی هم به وسیله یک ساختمان بتونی خارجی محافظت می شود. این ساختمان به قدری محکم است که در برابر اصابت یک هواپیمای جت مسافربری ( مشابه حادثه یازده سپتامبر ) هم تخریب نمی شود. وجود این ساختمان حفاظتی دوم برای جلوگیری از انتشار مواد رادیواکتیو در اثر هرگونه نشت از حفاظ اول ضروری است. در حادثه انفجار چرنوبیل، فقط یک ساختمان حفاظتی وجود داشت و همان موجب شد موادراکتیو در سطح اروپا پخش شود.

رآکتورهای هسته ای طبیعی
در طبیعت هم می توان نشانه هایی از رآکتور هسته ای پیدا کرد، البته به شرطی که تمام عوامل مورد نیاز به طور طبیعی در کنار هم قرار گرفته باشند. تنها نمونه شناخته شده یک رآکتور هسته ای طبيعی دو میلیارد سال پیش در منطقه اوکلو در کشور گابون ( قاره آفریقا ) فعالیتش را آغاز کرده است. البته دیگر چنین رآکتورهایی روی زمین شکل نمی گیرند، زیرا واپاشی رادیواکتیو این مواد ( به خصوص U-235 ) در این زمان طولانی 5/4 میلیارد ساله ( سن زمین )، فراوانی U-235 را در منابع طبیعی این رآکتورها بسیار کاهش داده است، به طوری که مقدار آن به پایین تر از حد مورد نیاز آغاز یک واکنش زنجیره ای رسیده است.
این رآکتورهای طبیعی زمانی شکل گرفتند که معادن غنی از اورانیوم به تدریج از آب زیرزمینی یا سطحی پر شدند. این آب به صورت کند کننده عمل کرد و واکنش های زنجیره ای شدیدی به وقوع پیوست. با افزایش دما، آب کند کننده بخار می شد و رآکتور خاموش شد. پس از مدتی، این بخارها به مایع تبدیل می شدند و دوباره رآکتور به راه می افتاد. این سیستم خودکار و بسته، یک رآکتور را کنترل می کرد و برای صدها هزار سال، این رآکتور را فعال نگاه می داشت.
مطالعه و بررسی این رآکتورهای هسته ای طبیعی بسیار ارزشمند است، زیرا می تواند به تحلیل چگونگی حرکت مواد رادیواکتیو در پوسته زمین کمک کند. اگر زمین شناسان بتوانند را از این حرکت ها را شناسایی کنند، می توانند راه حل های جدیدی برای دفن زباله های هسته ای پیدا کنند تا روزی خدای ناکرده، این ضایعات خطرناک به منابع آب سطح زمین نشت نکنند و فاجعه ای بشری به بار نیاورند.

انواع رآکتورهای گرمایی
الف – کند سازی با آب سبک:
a- رآکتور آب تحت فشار Pressurized Water Reactor(PWR)
b- رآکتور آب جوشان Boiling Water Reactor(BWR)
c- رآکتور D2G

ب- کند سازی با گرافیت:
a- ماگنوس Magnox
b- رآکتور پیشرفته با خنک کنندی گازی Advanced Gas-Coaled Reactor (AGR)
c- RBMK
d- PBMR

ج – کند کنندگی با آب سنگین:
a – SGHWR
b – CANDU

رآکتور آب تحت فشار، PWR
رآکتور PWR یکی از رایج ترین راکتورهای هسته ای است که از آب معمولی هم به عنوان کند ساز نوترونها و هم به عنوان خنک ساز استفاده می کند. در یک PWR، مدار خنک اولیه از آب تحت فشار استفاده می کند. آب تحت فشار، در دمایی بالاتر از آب معمولی به جوش می آید، از این دوچرخه خنک ساز اولیه را به گونه ای طراحی می کنند که آب با وجود آنکه دمایی بسیار بالا دارد، جوش نیاید و به بخار تبدیل نشود. این آب داغ و تحت فشار در یک مبدل حرارتی، گرما را به چرخه دوم منتقل میکند که یک نوع چرخه بخار است و از آب معمولی استفاده می کند. دراین چرخه آب جوش می آید و بخار داغ تشکیل می شود، بخار داغ یک توربین بخار را می چرخاند، توربین هم یک ژنراتور و در نهایت ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می کند.
PWR به دلیل دارابودن چرخه ثانویه با BWR تفاوت دارد. از گرمای تولیدی در PWR به عنوان سیستم گرم کننده درنواحی قطبی نیز استفاده شده است. این نوع رآکتور، رایج ترین نوع رآکتورهای هسته ای است و در حال حاضر، بیش از 230 عدد از آنها در نیروگاههای هسته ای تولید برق و صدها رآکتور دیگر برای تأمین انرژی تجهیزات دریایی مورد استفاده قرار می گیرند.
خنک کننده
همان طور که می دانید، برخورد نوترونها با سوخت هسته ای درون میله های سوخت، موجب شکافت هسته اتمها می شود و این فرآیند هم به نوبه خود، گرما و نوترونهای بیشتری آزاد می کند. اگر این حرارت آزاد شده منتقل نشود، ممکن است میله های سوخت ذوب شوند و ساختار کنترلی رآکتور از بین برود ( و البته خطرهای مرگ آوری که به دنبال آن روی می دهند. ) در PWR، میله های سوخت به صورت یک دسته در ساختاری، ترسیمی قرار گرفته اند و آب از کف رآکتور به بالا جریان پیدا می کند. آب از میان این میله های سوخت عبور می کند و به شدت گرم می شود، به طوری که به دمای 325 درجه سانتی گراد می رسد. درمبدل حرارتی، این آب داغ موجب داغ شدن آب در چرخه دوم می شود و بخاری با دمای 270 درجه سانتی گراد تولید می کند تا توربین را بچرخاند.

کند کننده
نوترونهای حاصل از یک شکافت هسته ای بیش از آن حدی گرمند که بتوانند یک واکنش شکافت هسته ای را آغاز کنند. انرژی آنها را باید کاهش داد تا با محیط اطراف خود به تعادل گرمایی برسند. محیط اطراف نوترونها ( قلب رآکتور ) دمایی در حدود 450 درجه سانتی گراد دارد.
در یک PWR، نوترونها در پی برخورد با مولکولهای آب خنک ساز، انرژی جنبشی خود را از دست می دهند؛ به طوری که پس از 8 تا 10 برخورد ( البته به طور متوسط ) با محیط هم دما می شوند. در این حالت، احتمال جذب نوترونها از سوی هسته U-235 بسیار زیاد است ودر صورت جذب، بالافاصله هسته U-236 جدید دچار شکافت می شود.
مکانیسم حساسی که هر رآکتور هسته ای را کنترل می کند، سرعت آزاد سازی نوترونها در طول یک فرآیند شکافت است به طور متوسط از هر شکافت، دونوترون و مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نوترونهای آزاد شده اگر با هسته U-235 دیگری برخورد کنند، شکافت دیگری را سبب می شوند و در نهایت یک واکنش زنجیره ای روی می دهد. اگر تمام این نوترونها در یک لحظه آزاد شوند، تعدادشان به قدری زیاد می شود که باعث ذوب شدن راکتور خواهد شد. ( تعداد ذرات پر انرژی، دمای یک سیستم را تعیین می کند. معادله بوتنرمن، این ارتباط را توصیف می کند. ) خوشبختانه برخی از این نوترونها پس از یک بازه زمانی نه چندان کوتاه ( حدود یک دقیقه ) تولید می شوند و سبب می شوند دیگر عوامل کنترل کننده از این تاخیر زمانی استفاده کرده، اثر خود را داشته باشند.
یکی از مزیت های استفاه از آب در PWR، این است که اثر کند سازی آب با افزایش دما کاهش می یابد. در حالت عادی، آب در فشار 150 برابر فشار یک اتمسفر قرار دارد ( حدود 15 مگا پاسکال ) و در قلب رآکتور به دمای 325 درجه سانتی گراد می رسد. درست است که آب با فشار پانزده مگا پاکسال در این دما جوش نمی آید، ولی به شدت از خاصیت کند کنندگی اش کاسته می شود، بنابراین آهنگ واکنش شکافت هسته ای کاهش می یابد، حرارت کمتری تولید می شود و دما پایین می آید. دما که کاهش یابد، توان رآکتور افزایش می یابد و دما که افزایش یابد توان راکتور کاهش می یابد؛ پس خود سیستم PWR دارای یک سیستم خود تعادلی در رآکتور است و تضمین می کند توان رآکتور در کمترین میزان مورد نیاز برای تأمین گرمای سیستم بخار ثانویه است.
در اغلب رآکتورهای PWR، توان رآکتور را در دوره فعالیت معمولی با تغییرات غلظت بورون ( در شکل اسید بوریک ) در چرخه خنک کننده اولیه کنترل اولیه کنترل می کنند سرعت جریان خنک کننده اول در رآکتورهای PWR معمولی ثابت است. بورون یک جذب کننده قوی نوترون است و با افزایش یا کاهش غلظت آن، می توان شدت فعالیت راکتور را کاهش یا افزایش داد. برای این کار، یک سیستم کنترلی پیچیده شامل پمپ های فشار بالا که آب را در فشار 15 مگا پاسکال از چرخه خارج می کند، تجهیزات تغییر غلظت اسید بوریک و تزریق مجدد آب به چرخه خنک ساز مورد نیاز است.
یکی از اشکالات راکتورهای شکافت، این است که حتی پس از توقف واکنش شکافت، هنوز هم واپاشی های رادیواکتیوی انجام می شود و حرارت زیادی آزاد می شود که می تواند راکتور را ذوب کند. البته سیستم های حفاظتی و پشتیبانی متعددی برای جلوگیری از این واقعه وجود دارند، با این حال ممکن است در اثر پیچیدگی های این سیستم، برهمکنش های پیش بینی نشده یا خطاهای عملیاتی مرگ آفرینی در شرایط اضطراری روی دهند. در نهایت، هر رآکتور با یک حفاظ ساختمانی بتونی احاطه شده است که آخرین سد در برابر تشعشعات رادیواکتیو است.

رآکتور آب جوشان، BWR
در رآکتور آب جوشان، از آب سبک استفاده می شود. آب سبک، آبی است که در آن فقط هیدروژن معمولی وجود دارد. ) BWR اختلاف زیادی با رآکتور آب تحت فشار ندارد، غیر از اینکه در BWR فقط یک چرخه خنک کننده وجود دارد و آب مستقیما در قلب راکتور به جوش می آید. فشار آب در BWR کمتر از PWR است، به طوری که در بیشترین مقدار به 75 برابر فشار جو می رسد ( 5/7 مگا پاسکال ) و بدین ترتیب آب در دمای 285 درجه سانتی گراد به جوش می آید.
رآکتور BWR به شکلی طراحی شده که بین 12 تا 15 درصد آب درون قلب رآکتور به شکل بخار در قسمت بالای آن قرار می گیرد. بدین ترتیب عملکرد بخش بالایی و پایینی هسته رآکتور با هم تفاوت دارند. در بخش بالایی قلب رآکتور، کند سازی کمتری صورت می گیرد و در نتیجه بخش بالایی کمتر است.
در حالت کلی دو مکانیسم برای کنترل BWR وجود دارد: استفاده از میله های کنترل و تغییر جریان آب درون راکتور.
الف – بالا بردن یا پایین آوردن میله های کنترل، روش معمولی کنترل توان رآکتور در حالت راه اندازی رآکتور تا رسیدن به 70 درصد حداکثر توان است. میله های کنترل حاوی مواد جذب کننده نوترون هستند؛ در نتیجه پایین آوردن آنها موجب افزایش جذب نوترون در میله ها، کاهش جذب نوترون در سوخت و درنهایت کاهش آهنگ شکافت هسته ای و پایین آمدن توان رآکتور می شود. بالا بردن میله های سوخت دقیقاً نتیجه معکوس می دهد.
ب – تغییرات جریان آب درون رآکتور، زمانی برای کنترل رآکتور مورد استفاده قرار می گیرد که راکتور بین 70 تا صد درصد توان خود کار می کند. اگر جریان آب درون رآکتور افزایش یابد، حباب های بخار در حال جوش سریع تر از قلب راکتور خارج می شوند و آب درون قلب رآکتور بیشتر می شود. افزایش مقدار آب به معنی افزایش کندسازی نوترون و جذب بیشتر نوترونها از سوی سوخت است و این یعنی افزایش توان راکتور. با کاهش جریان آب درون رآکتور، حباب ها بیشتر در رآکتور باقی می مانند، سطح آب کاهش می یابد و به دنبال آن کندسازی نوترونها و جذب نوترون هم کاهش می یابد و در نهایت توان رآکتور کاهش می یابد.
بخار تولید شده در قلب رآکتور از شیرهای جدا کننده بخار و صفحات خشک کن ( برای جذب هر گونه قطرات آب داغ ) عبور می کند و مستقیماً به سمت توربین های بخار که بخشی از مدار رآکتور محسوب می شوند، می رود. آب اطراف رآکتور همواره در معرض تابش و آلودگی رادیواکتیو است و از آنجا که توربین هم در تماس مستقیم با این آب است، باید پوشش حفاظتی داشته باشد. اغلب آلودگی های درون آب عمر کوتاهی دارند ( مانند N16 که بخش اعظم آلودگی های آب را تشکیل می دهد و نیمه عمرش تنها 7 ثانیه است )، بنابراین مدت کوتاهی پس از خاموش شدن رآکتور می توان به قسمت توربین وارد شد.
در رآکتور BWR، افزایش نسبت بخار آب به آب مایع درون رآکتور موجب کاهش گرمای خروجی می شود. با این حال، یک افزایش ناگهانی در فشار بخار، سبب بروز یک کاهش ناگهانی در نسبت بخار به آب مایع درون رآکتور می شود که خود، سبب افزایش توان خروجی می شود. این شرایط و دیگر حالت های خطرساز، موجب شده است از سیستم کنترلی اسید بوریک ( بورون ) نیز استفاده شود، بدین شکل که در سیستم پشتیبان خاموش کننده اضطراری، محلول اسید بوریک با غلظت بالا به چرخه خنک کننده تزریق می شود. خوبی این سیستم این است که اسید اوریک، یک خورنده قوی است و معمولا در PWR سبب می شود تلفات ناشی از خوردگی قابل توجه باشد. در بدترین شرایط اضطراری که تمام سیستم های امنیتی از کار افتاد، هر رآکتور به وسیله یک ساختمان حفاظتی از محیط اطراف جدا شده است. در یک رآکتور BWR جدی، حدود 800 دسته واحد سوخت قرار می گیرد و در هر دسته بین 74 تا 100 میله سوخت قرار می گیرد. این چنین حدود 140 تن اورانیوم در قلب رآکتور ذخیره می شود.

• رآکتور D2G
رآکتور هسته ای D2G را می توان در تمام ناوهای دریایی ایالات متحده می توان پیدا کرد. D2G مخفف عبارت زیراست:
رآکتور ناو جنگی D=Destroyer-sized reactor
نس دوم 2=Second Geneation
ساخت جنرال الکتریک G= General – Electric built
بدین ترتیب، D2G را می توان مخفف این عبارت دانست: رآکتور هسته ای نسل دوم ویژه ناوهای جنگی ساخت جنرال الکتریک. این رآکتور برای تولید حداکثر 150 مگا وات انرژی الکتریکی و عمر مفید 15 سال مصرف معمولی طراحی شده است.
در این رآکتور، برای مخزن بخار دو رآکتور وجود دارد و طوری طراحی شده که بتوان هر دو اتاق توربین را با یک رآکتور به راه انداخت. اگر هر دو رآکتور فعال باشند، ناو به سرعت 32 گره می رسد. اگر یک رآکتور فعال باشد و توربین ها متصل به هم باشند، سرعت ناو به 25 تا 27 گره خواهد رسید و اگر فقط یک رآکتور فعال باشد ولی توربین ها جدا باشند، سرعت فقط 15 گره خواهد بود.

+ نوشته شده در  سه شنبه شانزدهم خرداد 1385ساعت 7:54  توسط مسعود  | 

سيكلهای تركيبی
سیكلهای تركیبی به سیكلهایی اطلاق می گردد كه برای تولید انرژی به طور همزمان از توربین های گازی وبخار استفاده می شود.به منظور بهبود راندمان سیكل برایتون وبا استفاده از گرمای حاصله از خروجی توربین های گازی، تفكر ایجاد سیستم های سیكل تركیبی به وجود آمده است.این هدف با بازیابی حرارت حاصل می شود.تكمیل وبهبود سیكل برایتون توسط چهار روش زیر صورت می گیرد:
1- بازیابی انرژی
2-كمپرس دو مرحله ای با بخش خنك كننده بینابین
3- توربین با مرحله بازگرمایش
4- تزریق آب

- مخازن وتجهيزات پالايشگاهی وپتروشيمی

مخازن تحت فشار:
به مخازنی اطلاق می گردد كه به منظور انجام فرآیند بخصوص تعت فشارمعین مورد نیاز باشد. در ساخت چنین مخازنی می بایست دقت كافی به عمل آید. زیرا عدم دقت در جوشكاری ، انتخاب صحیح مواد و ... منجر به انفجار مخزن می گردد. در حقیقت مخازن تحت فشار همانند یك بمب عمل نموده وفاجعه آمیز می باشد.


مخازن ذخیره:
در این مخازن غالباً فشار موجود فشار اتمسفر بوده واز این رو می توان از فولادهای با جنس ضعیف تر نسبت به مخازن تحت فشار استفاده نمود. این مخازن عمدتاً برای ذخیره یك ماده شیمیایی بكار میروند و به دو دسته تقسیم می شوند:
1- مخازن ذخیره سقف ثابت
2- مخازن ذخیره سقف شناور
مخازن نوع اول برای مواردی كه درون مخزن واكنش شیمیایی كه منجر به فرار سیال گردد،‌وجود نداشته باشد‌بكار می‌روند ومخازن نوع دوم عالباً برای سوخت ویا مواد شیمیایی فرار به كار می روند. حركت سقف شناور بر اساس قانون تعادل ارشمیدس بوده وتوسط گازهای حاصل از مایع شیمیایی فرار كه در زیر سقف جمع می گردد حركت مختصری دارد ولی بر اساس كلی حركت سقف بر مبنای حجم ذخیره شده است.

برجهای تقطیر:
اینگونه تجهیزات به منظور انجام عمل تقطیرمواد شیمیایی و به خصوص هیدروكربنها در صنایع پالایشگاهی وپتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند.معمولاً فشار در اینگونه تجهیزات بالا بوده و در زمره مخازن تحت فشار هستند.گاه طول آنها به 100 متر نیز می رسد بدیهی است كه طول وقطر تابع فرآیند میبا‌شند.

مبدلهای حرارتی:
اینگونه تجهیزات كه شامل گرمكن ها وخنك‌كن‌ها می باشند بمنظور تبادل گرما بكار میروند یعنی بسته به نیاز دو سیال وارد آن شده و با هم تبادل حرارتی انجام داده و درجه حرارت آنها به هنگام خروج متفاوت(افزوده و یا كاسته) گردیده و بر حسب این تبادل حرارت واكنش
بخصوص انجام نیگردد.مبدلهای حرارتی به انواع گوناگون از قبیل لوله پوسته ای ، دو لوله ای ، فشرده و... تقسیم بندی می گردد.

توربینهای آبی فرانسیس وفرآیند آن:

اجزای اصلی نیروگاههایی كه توربین آنها از نوع فرانسیس میباشد، به شرح ذ یل است :
1- ساختمان نیروگاه و فونداسیون
2- تجهیزات هید رولیكی (لوله تغذیه نیروگاه ، شیرهای ورودی ودریچه‌ها )
3- واحد توربین (محفظه حلزونی )، توزیع كننده ، رینگ ثابت ، شفت اصلی جكهای هیدرولیكی ، لوله مكش ، چرخنده ، گاورنر وژنراتور
4- تاسیسات برقی (ترانسفورماتورها ، كنترلرهای اتو ماتیك ، سیستمهای روشنایی ، تهویه هوا ، آتش نشانی ، خنك كننده ژنراتور ، سیستمهای تخلیــه آب واحـــدها ، سیستمهای تـامین روغن تحت فشار وهوای فشرده)
5- خطوط انتقال قدرت‌

كاربرد توربین های آبی جریان شعاعی-محوری كه بنام فرانسیس معروفند در حالتی است كه ارتفاع مؤثرسد بین 50 الی 600 متر باشد.
چرخنده توربین(Runner) معمولا 12 الی 17 پره است كه به صورت حلقوی متعاقب یكدیگرقرارگرفته اند و پره ها به قسمت بالایی چرخ (Crown) و قسمت پایینی (Band) چرخ جوشكاری شده اند بطوریكه این سه قسمت مجموعه محكم چرخنده (Runner) راتشكیل می دهند وچرخنده به شفت اصلی (Main Shaft) متصل شده است و این مجموعه روی هم تشكیل دهنده قسمت دوار (Rotating Part) می باشند.

قطر چرخنده توربین در لبه داخلی پره ها مشخص كننده اندازه توربین جریان شعاعی-محوری فرانسیس می باشد. از آنجاییكه جریان آب در جهت شعاعی واردچرخنده توربین شده ودر جهت محور،چرخنده را ترك می كند این نوع توربین تحت عنوان جریان شعاعی-محوری شناخته شده است .آب از طریق كانال حلزونی (Spiral Case) وارد چرخنده ، رینگ ثابت (Stay Ring) وپره های تنظیم آب (Wicket Gate) می شود. كانال حلزونی توربین معمولااز قولاد كم آلیاژ ساخته می شود. این كانال دارای مقطع دایره ای است و برای تحمل فشار ایجاد شده توسط آب مناسب است . پره های رینگ ثابت طوری طراحی شده اند كه بار توربین را از باند بالایی به باند پایین انتقال دهند. بنابراین وظیفه اصلی رینگ ثابت استحكام توربین می باشد. با آرایش منظم پره های رینگ ثابت درجهت جریان از میزان افت هیدرولیكی در ورود به توربین كاسته خواهد شد. دریچه تنظیم (Wicket Gate) شامل 20 الی 24 پره قابل تنظیم (Guide Vanes) می باشد این پره ها طوری طراحی شده اند كه جهت مناسب سرعت را در ورود به چرخنده توربین تامین كنند و نیزبرای تنظیم میزان جریان آب به داخل توربین و بالاخره ظرفیت تنظیم می گردند.
آب بوسیله لوله پایاب (Draft Tube) از چرخنده توربین كشیده و به فضای آزاد هدایت می شود. نقش عمده این لوله عبارت از كاهش تدریجی سرعت در پایین چرخنده توربین و به حداقل رساندن انرژی سنتیك آب در خروجی توربین می باشد.
قسمت پوشش بالایی (Head Cover) كه درآن یا تاقان اصلی توربین (Guide Bearing) و محورهای پین های پره های هادی(Pivot Pins) محكم شده اند از اجزای مهم توربین می باشد.
پوشش توربین تحمل بارهای هیدرولیكی بزرگی را عهده دار است و به همین علت باید از استحكام كافی برخوردار باشد.
شیرهای پروانه ای:
شیرها ی ورودی
شیر ورودی توربین به منظور قطع جریان در شرایط اضطراری و همچنین جدا كردن یك واحد هنگام تعمیر یا نگهداری یا هنگام خارج كردن یك واحد از مدارمورد استفاده قرار میگیرد.برای ارتفاع آبهای كمتر از200متر از شیرهای پروانه ای یا BUTTERFLY VALVE استفاده می شود وبرای هد های بالاتر از این مقداراز نوع شیرهای كروی استفاده می گردد.
قطر شیرهای پروانه ای باید حدوداً 10% از قطر لوله ورودی بزرگتر باشد تا افت هد در اثر برخورد سیال به دیسك شیر پروانه ای جبران گردد وعموماً تا قطر 5.5 متر ساخته میشوند.
شیرهای ورودی باید برای حداكثر دبی عبوری توربین در حداكثر هد طراحی شوند تا قادر باشند تنش های ماكزیمم شامل افزایش فشار در اثر پدیده كاویتاسیون(ضربه های ناگهانی) را تحمل كنند.
محل نصب شیر پروانه ای در بالا دست جریان باید حداقل به اندازه 5.5 برابر قطر لوله ورودی از توربین فاصله داشته باشد تا جریان ورودی به توربین تاثیر قابل ملاحظه ای نداشته باشد.
بدنه شیرهای پروانه ای عموماً شكلی شبیه استوانه دارد و درصورت نیاز سطح آن باماشینكاری پرداخت می شود.سطح دیسك باید در امتداد خطوط جریان بوده تا حتی المقدور از ایجاد جریان های گردابی وتغییرات ناگهانی سرعت جلوگیری ونیز تمام سطوح آن در تماس با آب باشد تا از ایجاد پدیده كاویتاسیون جلوگیری گردد.سطح شیر پروانه ای عاری از هر گونه حفره و فرورفتگی وترك بوده و در خصوص آب بندی و جنس ان باید كلیه موارد استاندارد رعایت گردد.
مكانیزم عملكرد شیر پروانه ای با سیلندرهای هیدرولیكی(SERVOMOTORS) و وزنه های متعادل كننده تنظیم می شود تا بتواند با فشار هیدرولیكی حدود 60 بار باز وبسته شود.در ضمن عملكرد این سیستم توسط كنترلهای هیدرولیكی والكتریكی هدایت می شوند.

توربینهای عكس العملی:
در این توربین ها چرخ توربین كاملا در داخل آب قرارگرفته و هردو عامل فشارو سرعت از ورودی به توربین یه سمت خارج كاهش می یابد.
توربینهای عكس العملی بسته به جهت جریانی كه از چرخ توربین به صورت شعاعی ویا مختلط عبور نماید به دو گروه تقسیم می شوند:
الف) توربین های جریانی محوری (توربینهای پروانه ای)
معروفترین نوع از این گروه توربین(KAPLAN) است و در آن جریان آب ابتدا به صورت افقی ودر جهت شعاعی وارد سیستم شده و بایك زاویه 90 درجه چرخیده و در امتداد محور به پره های چرخنده توربین برخورد می كند وچرخنده را به گردش در می آورد.
ب)توربین های جریان شعاعی ـ محوری :
معروفترین نوع این گروه توربین فرانسیس(FRANCIS) است.در این توربین جریان آب در جهت شعاعی وارد سیستم شده و پس از برخورد به پره های چرخنده توربین آن را به گردش در آورده ودر جهت محوری از توربین خارج می شود.


 

+ نوشته شده در  چهارشنبه سوم خرداد 1385ساعت 18:41  توسط مسعود  |