ٹربائن کی بنیادی باتیں - ٹربائن اور بلیڈ کولنگ ٹیکنالوجی

محوری بہاؤ ٹربائن کا ڈھانچہ

ایک ٹربائن ایک روٹری پاور مشین ہے جو کام کرنے والے سیال کی اینتھالپی کو مکینیکل توانائی میں تبدیل کرتی ہے۔ یہ ہوائی جہاز کے انجنوں، گیس ٹربائنز اور بھاپ ٹربائنز کے اہم اجزاء میں سے ایک ہے۔ ٹربائنز اور کمپریسرز اور ہوا کے بہاؤ کے درمیان توانائی کی تبدیلی طریقہ کار کے برعکس ہے۔ کمپریسر چلتے وقت مکینیکل توانائی استعمال کرتا ہے، اور ہوا کا بہاؤ مکینیکل توانائی حاصل کرتا ہے جب یہ کمپریسر سے گزرتا ہے، اور دباؤ اور انتھالپی میں اضافہ ہوتا ہے۔ جب ٹربائن چل رہی ہوتی ہے، شافٹ کا کام ٹربائن شافٹ سے آؤٹ پٹ ہوتا ہے۔ شافٹ کے کام کا کچھ حصہ بیرنگ پر رگڑ پر قابو پانے اور لوازمات کو چلانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور باقی کمپریسر کے ذریعے جذب کیا جاتا ہے۔

یہاں صرف محوری بہاؤ ٹربائنز پر بات کی گئی ہے۔ گیس ٹربائن انجن میں ٹربائن عام طور پر متعدد مراحل پر مشتمل ہوتی ہے، لیکن اسٹیٹر (نوزل کی انگوٹھی یا گائیڈ) گھومنے والے امپیلر کے سامنے واقع ہوتا ہے۔ ٹربائن عنصر کے مرحلے کا بلیڈ چینل کنورجنٹ ہے، اور کمبشن چیمبر سے ہائی ٹمپریچر اور ہائی پریشر گیس اس میں پھیلتی اور تیز ہوتی ہے، جبکہ ٹربائن مکینیکل کام کو آؤٹ پٹ کرتی ہے۔

ٹربائن بلیڈ کی بیرونی سطح کی حرارت کی منتقلی کی خصوصیات

گیس اور بلیڈ کی سطح کے درمیان محرک حرارت کی منتقلی کو نیوٹن کولنگ فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جاتا ہے۔

دباؤ کی سطح اور سکشن سطح کے لیے، کنویکٹیو ہیٹ ٹرانسفر گتانک بلیڈ کے سرکردہ کنارے پر سب سے زیادہ ہے۔ جیسے جیسے لیمینر باؤنڈری پرت بتدریج گاڑھی ہوتی جاتی ہے، محرک حرارت کی منتقلی کا گتانک بتدریج کم ہوتا جاتا ہے۔ منتقلی کے مقام پر، convective ہیٹ ٹرانسفر گتانک اچانک بڑھ جاتا ہے؛ ہنگامہ خیز باؤنڈری پرت میں منتقلی کے بعد، جیسے جیسے چپکنے والی نیچے کی تہہ بتدریج گاڑھی ہوتی جاتی ہے، محرک حرارت کی منتقلی کا گتانک بتدریج کم ہوتا جاتا ہے۔ سکشن سطح کے لیے، بہاؤ کی علیحدگی جو عقبی حصے میں ہو سکتی ہے اس کی وجہ سے حرارت کی منتقلی کے قابلیت کو تھوڑا سا بڑھ سکتا ہے۔

شاک کولنگ

امپنگمنٹ کولنگ گرم سطح کو متاثر کرنے کے لیے ایک یا زیادہ ٹھنڈی ہوا کے طیاروں کا استعمال کرنا ہے، جس سے اثر والے علاقے میں ایک مضبوط کنویکشن ہیٹ ٹرانسفر بنتا ہے۔ امپنگمنٹ کولنگ کی خصوصیت یہ ہے کہ جمود والے علاقے کی دیوار کی سطح پر جہاں ٹھنڈی ہوا کا بہاؤ اثر انداز ہوتا ہے وہاں گرمی کی منتقلی کا گتانک زیادہ ہوتا ہے، اس لیے اس ٹھنڈک کا طریقہ سطح پر مرکوز ٹھنڈک کو لاگو کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

ٹربائن بلیڈ کے سرکردہ کنارے کی اندرونی سطح کی امپنگمنٹ کولنگ ایک محدود جگہ کی ٹھنڈک ہے، اور جیٹ (ٹھنڈی ہوا کا بہاؤ) ارد گرد کی ہوا کے ساتھ آزادانہ طور پر مکس نہیں ہو سکتا۔ مندرجہ ذیل میں سنگل ہول ہوائی جہاز کے ہدف کی ٹھنڈک کو متعارف کرایا گیا ہے، جو کہ رکاوٹ کے بہاؤ اور حرارت کی منتقلی کے اثرات کا مطالعہ کرنے کی بنیاد ہے۔

ایک سوراخ والے عمودی اثر والے ہوائی جہاز کے ہدف کا بہاؤ اوپر کی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ ہوائی جہاز کا ہدف کافی بڑا ہے اور اس میں کوئی گردش نہیں ہے، اور سطح پر کوئی دوسرا کراس فلو فلو نہیں ہے۔ جب نوزل ​​اور ہدف کی سطح کے درمیان فاصلہ بہت قریب نہیں ہوتا ہے، تو جیٹ آؤٹ لیٹ کے ایک حصے کو فری جیٹ کے طور پر شمار کیا جا سکتا ہے، یعنی تصویر میں کور سیکشن (Ⅰ) اور بیس سیکشن (Ⅱ)۔ جب جیٹ ہدف کی سطح کے قریب پہنچتا ہے، تو جیٹ کی بیرونی باؤنڈری لائن سیدھی لکیر سے منحنی خطوط میں تبدیل ہونا شروع ہوجاتی ہے، اور جیٹ ٹرننگ زون (Ⅲ) میں داخل ہوتا ہے، جسے جمود کا زون بھی کہا جاتا ہے۔ جمود کے زون میں، جیٹ ہدف کی سطح پر کھڑے بہاؤ سے ہدف کی سطح کے متوازی بہاؤ کی طرف منتقلی کو مکمل کرتا ہے۔ جیٹ کے 90 ڈگری موڑ مکمل کرنے کے بعد، یہ اگلے حصے کے وال جیٹ زون (IV) میں داخل ہوتا ہے۔ وال جیٹ زون میں، سیال ہدف کی سطح کے متوازی بہتا ہے، اور اس کی بیرونی حد سیدھی لکیر بنی ہوئی ہے۔ دیوار کے قریب ایک انتہائی پتلی لیمینار باؤنڈری پرت ہے۔ جیٹ میں ٹھنڈی ہوا کی ایک بڑی مقدار ہوتی ہے، اور آمد کی رفتار بہت زیادہ ہوتی ہے۔ جمود کے زون میں ہنگامہ خیزی بھی بہت زیادہ ہے، لہذا اثر کولنگ کا حرارت کی منتقلی کا گتانک بہت زیادہ ہے۔

کنویکشن کولنگ

بلیڈ کے اندر ریڈیل براہ راست کولنگ چینل

ٹھنڈک ہوا ریڈیل سمت میں گائیڈ وین کے اندرونی گہا سے براہ راست بہتی ہے، بلیڈ کے جسم کے درجہ حرارت کو کم کرنے کے لیے کنویکشن ہیٹ ٹرانسفر کے ذریعے گرمی جذب کرتی ہے۔ تاہم، ایک مخصوص ٹھنڈک ہوا کے حجم کی حالت میں، اس طریقہ کار کا کنویکشن ہیٹ ٹرانسفر گتانک کم ہے اور کولنگ اثر محدود ہے۔

(2) بلیڈ کے اندر ایک سے زیادہ کولنگ چینلز (ملٹی کیویٹی ڈیزائن)

ملٹی کیویٹی ڈیزائن نہ صرف ٹھنڈی ہوا اور ٹربائن بلیڈ کی اندرونی سطح کے درمیان محرک حرارت کی منتقلی کے گتانک کو بڑھاتا ہے، بلکہ گرمی کے تبادلے کے کل علاقے کو بھی بڑھاتا ہے، اندرونی بہاؤ اور گرمی کے تبادلے کے وقت کو بڑھاتا ہے، اور اس میں ٹھنڈی ہوا زیادہ ہوتی ہے۔ استعمال کی شرح ٹھنڈی ہوا کے بہاؤ کو معقول طریقے سے تقسیم کرکے کولنگ اثر کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ بلاشبہ، کثیر گہا کے ڈیزائن کے بھی نقصانات ہیں۔ طویل ٹھنڈک ہوا کی گردش کے فاصلے، چھوٹے گردش کے علاقے، اور ہوا کے بہاؤ کے متعدد موڑ کی وجہ سے، بہاؤ کی مزاحمت میں اضافہ ہوگا۔ یہ پیچیدہ ڈھانچہ پروسیسنگ کی دشواری کو بھی بڑھاتا ہے اور لاگت کو زیادہ بناتا ہے۔

(3)پسلی کا ڈھانچہ محرک حرارت کی منتقلی اور بگاڑنے والے کالم کولنگ کو بڑھاتا ہے۔

پسلی کے ڈھانچے میں ہر پسلی بہاؤ میں خلل ڈالنے والے عنصر کے طور پر کام کرتی ہے، جس کی وجہ سے سیال باؤنڈری پرت سے الگ ہو جاتا ہے اور مختلف طاقتوں اور سائزوں کے ساتھ بھنور بنتا ہے۔ یہ بھنور سیال کے بہاؤ کے ڈھانچے کو تبدیل کرتے ہیں، اور قریبی دیوار کے علاقے میں سیال کی ہنگامہ خیزی میں اضافے اور بڑے بھوروں اور مرکزی دھارے کے درمیان متواتر بڑے پیمانے پر تبادلے کے ذریعے گرمی کی منتقلی کے عمل کو نمایاں طور پر بڑھایا جاتا ہے۔

سپوئلر کالم کولنگ کا مطلب یہ ہے کہ بیلناکار پسلیوں کی متعدد قطاریں اندرونی کولنگ چینل کے اندر ایک خاص طریقے سے ترتیب دی جائیں۔ یہ بیلناکار پسلیاں نہ صرف گرمی کے تبادلے کے علاقے کو بڑھاتی ہیں بلکہ بہاؤ میں خلل کی وجہ سے مختلف علاقوں میں ٹھنڈی ہوا کے باہمی اختلاط کو بھی بڑھاتی ہیں، جو گرمی کی منتقلی کے اثر کو نمایاں طور پر بڑھا سکتی ہیں۔

فلم کولنگ

ایئر فلم کولنگ گرم سطح پر سوراخوں یا خلا سے ٹھنڈی ہوا کو باہر نکالنا اور گرم سطح پر ٹھنڈی ہوا کی فلم کی ایک تہہ بنانا ہے تاکہ گرم گیس کے ذریعہ ٹھوس دیوار کو گرم کرنے سے روکا جاسکے۔ چونکہ ٹھنڈی ہوا کی فلم مرکزی ہوا کے بہاؤ اور کام کرنے والی سطح کے درمیان رابطے کو روکتی ہے، اس لیے یہ گرمی کی موصلیت اور سنکنرن کی روک تھام کا مقصد حاصل کرتی ہے، اس لیے کچھ ادب اس کولنگ طریقہ کو رکاوٹ کولنگ بھی کہتے ہیں۔

فلم کولنگ کی نوزلز عام طور پر گول سوراخ یا گول سوراخوں کی قطاریں ہوتی ہیں اور بعض اوقات انہیں دو جہتی سلاٹوں میں بھی بنایا جاتا ہے۔ ٹھنڈک کے اصل ڈھانچے میں، عام طور پر نوزل ​​اور سطح کو ٹھنڈا کرنے کے درمیان ایک خاص زاویہ ہوتا ہے۔

1990 کی دہائی میں بیلناکار سوراخوں کے بارے میں ایک بڑی تعداد میں مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ اڑانے کا تناسب (جیٹ کے مرکزی دھارے میں گھنے بہاؤ کا تناسب) بیلناکار سوراخوں کی ایک قطار کے اڈیبیٹک فلم کولنگ اثر کو نمایاں طور پر متاثر کرے گا۔ ٹھنڈی ہوا کے جیٹ کے مرکزی دھارے میں اعلی درجہ حرارت والے گیس کے علاقے میں داخل ہونے کے بعد، یہ آگے اور ریورس گھومنے والے ورٹیکس جوڑوں کا ایک جوڑا بنائے گا، جسے گردے کی شکل کا بنور جوڑا بھی کہا جاتا ہے۔ جب اڑانے والی ہوا نسبتاً زیادہ ہوتی ہے، تو آگے کے بھنور کے علاوہ، بہاؤ بھی مخالف گھومنے والے بھوروں کی تشکیل کرے گا۔ یہ الٹا بھنور اعلی درجہ حرارت والی گیس کو مرکزی دھارے میں پھنسائے گا اور اسے بلیڈ گزرنے کے پچھلے کنارے پر لے آئے گا، اس طرح فلم کولنگ اثر کو کم کر دے گا۔