پایان نامه بررسی علل پیدایش خوردگی و شکست در پره توربین گاز

۱- ۱- مقدمه
۱- ۲- تاریخچه توسعه توربین گاز

نخستین بار در ۱۳۰ سال پیش از میلاد الکساندریا از توربین گاز استفاده کرد.وی با استفاده از دود حاصل از آتش ، توربین را به حرکت در آورد.در همان زمان چینیها از آسیاب های بادی استفاده می کردند.تا سال ۱۹۷۱ میلادی در این روش و مدل تغییر چندانی صورت نگرفت،تا اینکه جان باربر طرح توربین گازی را که دارای کمپرسور پیستونی، محفظه احتراق و توربین ضربه ای بود،ارائه داد.
در سال ۱۸۰۸ اولین نوع توربین گازی انفجاری که در مراحل بعدی شیرهایی در ورودی سوخت و خروجی محفظه احتراق آن ،برای کنترل انفجار در فضای بسته نصب شده بود، معرفی گردید.فشار حاصل از گاز  توربین را به طور موفقیت آمیز اما با کارایی بسیار پایینی به حرکت درآورد.خط تولید این توربین گازی در سال ۱۹۳۹ ، به دلیل طراحی مدل جدیدی از توربین گازی توسط براون باوری ، برچیده شد.
در فاصله زمانی بیش از یک قرن ، توسعه توربین هایی با جریان پیوسته ، به دلیل کمبود اطلاعات علمی همیشه دچار مشکل بوده است و پیشرفت چندانی ملاحظه نمی شود.محققان این رشته ، بیشتر از روش هایی مانند سعی و خطا بدون داشتن پایه ای علمی استفاده می کردند. به عنوان مثال استالز در سال ۱۸۷۲ توربین گازی با کمپرسور جریان محوری ۷ مرحله ای را طراحی کرد.بدین ترتیب که انتقال حرارت از طریق نوعی مبدل (جایگزین محفظه احتراق) وتوربین عکس العملی ۱۰ ردیفه انجام می شد.این نوع توربین گازی در سال ۱۹۰۰ به مرحله آزمایش و بهره برداری رسید و تا سال ۱۹۰۴ آزمایش های لازم روی آن انجام شد.اما به دلیل داشتن کمپرسوری با کارایی بسیار پایین ، از ادامه آن جلوگیری شد . پاسونز نیز در سال ۱۸۸۴ به همان دلیل موق نبود. وی سعی کرد توربین عکس العملی را در جهت عکس به عنوان کمپرسور به حرکت در آورد. تمامی این شکست ها ، نتیجه عدم آگاهی از علم آیرودینامیک سیستم ها ی به کار رفته بود. به عنوان مقایسه ، در سیستم های امروزی هر مرحله از توربین ، توانایی راندن شش یا هفت مرحله از کمپرسور جریان محوری با همان دبی جرمی را دارد. 

اولین کمپرسور از نوع گریز از مرکز (سانتریفیوژ) را که به طور موفقیت آمیزی از ساال ۱۹۰۵ شروع به کار کرد ، براون باوری ساخت. این کمپرسور ۲۵ پره داشت که می توانست نسبت فشاری برابر ۴ تولید کند. دود خروجی،  صرف تولید بخار با فشار پایین و این بخار ، صرف خنک کردن پره ها و افزایش قدرت تولیدی می شد.این نوع توربین دارای دارای کارایی پایین ۳ درصد و دمای شعله برابر ۵۵۰ درجه سانتیگراد بود.کوشش برای افزایش کارایی اجزای توربین گازی ادامه یافت تا اینکه در سال ۱۹۳۹ ، توربین گازی صنعتی پا به عرصه وجود گذاشت. با توجه به دمای دود خروجی ، موارد استفاده توربین گازی در رشته های مختلف صنعت ، توسعه بیشتری یافت.  برای مثال در موتور یوگسلاوی جندنسک با کمپرسور جریان محوری ، با استفاده از مبدل ها در توربین موفق به دستیابی به کارایی ۲۱ درصد شدند. همچنین شرکت آمریکایی سان اویل توربین گازی را به منظور بهبود فرایند  شیمیایی در پالایشگاه ها به کار برد. از سال ۱۹۳۰  با افزایش کارایی ، توربین گازی به عنوان موتور هواپیما مورد استفاده قرار گرفت و اولین نمونه آن را در سال ۱۹۳۷ تمسون یستون  انگلیسی ساخت. در این نمونه ، کمپرسور گریز از مرکز دو طرفه ای در امتداد محفظه احتراق قرار داشت.این موتور ، جت قدرت نوع U شکل نام گرفت. امکان ناپذیری به فشار بالا در کمپرسور ، کارایی پایین توربین و عدم کنترل محفظه احتراق در حجم کوچک ، مشکل عدیده ای بود که در این طرح به چشم می خورد. در سال ۱۹۳۸ تغییراتی در محفظه احتراق صورت گرفت، بدین ترتیب که محور کمپرسور را به توربین نزدیک کردند تا عدم تعادل محور کاهش یابد.این نوع  توربین گاز را در سال ۱۹۴۱ رور ساخت که در سال ۱۹۴۳ به رولزرویس تغییر نام یافت. در این سال ها مدل ها یا ترکیبات مختلفی از توربین گاز ، توسط شرکت های آمریکایی ، انگلیسی و آلمانی ساخته شد.
هنکل موتور جت آزمایشی خود را در سا ل ۱۹۳۹  و جنرال الکتریک مدل w1 را در سال ۱۹۴۱ به پرواز در آمدند.چند نوع دیگر از موتور های جت تا پایان جنگ جهانی دوم ساخته و بهره برداری شد.اما تا سال ۱۹۵۳ نوع اقتصادی آن هنوز وارد بازار نشده بود. گروه توربوی رولزرویس ، مدل توربو جت را در سال ۱۹۵۴ آزمایش کردند.این نوع موتور جت در بیشتر کشور ها در د
سترس بود و به همین دلیل ، رشد سریعی را از نظر ساخت و فناوری داشت.
توربین گازی در زمینه حمل و نقل زمینی نیز سابقه زیادی دارد، طوری که سویسی ها در سال ۱۹۴۱ ، اولین قطار با لوکوموتیو مجهز به توربین گازی را ابداع کردند.

 مولد الکتریکی این  قطار با موتور ( محرک اصلی)  ساخت براون باوری به حرکت در امده و موتور الکتریکی، چرخ های قطار را به حرکت در می اورد.کارایی این موتور ۱۹ درصد بود. تا سال ۱۹۵۰ انواع مختلفی از سیستم های توربو الکتریک با سیستم های انتقال متنوع ساخته شد که بعضی از ان ها قطار های پر سرعت و یا مسافر بری بودند. همچنین استفاده از این موتور ها  در جاده ها در اتومبیل  روز از سال ۱۵۰ آغاز شد و بعد ها از سوی کرایسلر ادامه یافت. نوع اقتصادی این موتور ها را فورد به ویژه برای کامیون های سنگین به کار برد. لازم است ذکر شود که تورببین های گاز به کار رفته در اتومبیل ها ، با توربین های گاز صنعتی تفاوت داشته و در بیشترکشور ها توسط سازندگان اتومبیل آزمایش یا به بازار عرضه شد.
در سال ۱۹۶۳ برای اولین بار  در انگلستان  ، از توربین گازی به کار برده شده در موتور هواپیما که نسبت قدرت به وزن ان زیاد است در موتور هاور کرافت استفاده شد. علم و فناوری در صنعت توربین گازی در سال های بعد توسعه فراوانی یافت ، طوری که آن را در حجم محدود این فصل  نمی توان ارائه داد.