Modeliranje toplinskih naprezanja u rotoru industrijske parne turbine

U ovom je magistarskom radu analiziran rad industrijske parne turbine u promjenjivim režimima rada kroz nekoliko karakterističnih radnih točaka. U okviru rada dane su osnove provođenja topline koje su bile nužne za razumijevanje toplinskih pojava u rotoru. Također su opisane i danas najčešće metode analize. Karakteristične radne točke obuhvatile su bitne promjene protoka pare i snage turbine. Analiza toplinski-napregnutog stanja provedena je na računalu pomoću korisničkog programa baziranog na metodi konačnih elemenata (FEM, eng. finite elements methods). Da bi se mogla provesti analiza potrebno je definirati prije svega toplinske i mehaničke rubne uvjete o čijoj točnosti zavise i rezultati proračuna. Fizikalni model promatranog rotora je osnosimetrični uz tehnički opravdana pojednostavljenja samog modela, a sama analiza je provedena pomoću namjenskog programa za metodu konačnih elementa. Toplinski rubni uvjeti su određeni korištenjem korelacija za proračun prijelaza topline na pojedinim dijelovima analiziranog rotora parne turbine. Za njihov proračun je prethodno bilo potrebno izraditi termo i aerodinamički proračun nominalnog režima rada turbine kao i promjenjivih režima. Promjenjivi režimi rada popraćeni su značajnim prostornim i vremenskim promjenama. Proračun nominalnog režima rada, vanprojektnih režima i koeficijenata prijelaza topline dani su u radu. Mehanički rubni uvjeti definirani su iz dostupne dokumentacije i podataka eksploatacije parne turbine krajnjeg korisnika. Analizom dobivenih rezultata temperaturnih polja i naprezanja u rotoru procjenjena je prihvatljivost postojeće konstrukcije rotora parne turbine. Dobiveni rezultati analize o toplinsko-napregnutom stanju rotora turbine tijekom promjenjivog režima rada daju: dobru podlogu za razmatranja o načinu eksploatacije turbine s obzirom da su u pojedinim dijelovi rotora izloženi povećanim toplinskim i mehaničkim naprezanjima; informacije o mjestima pojave pukotina i ukazuju na dijelove rotora koji trebaju biti podvrgnuti prikladnim metodama kontrole bez razaranja tijekom aktivnosti povezanih s održavanjem rotora