Vidareutveckling av Siemens spridarrigg för studier av bränslespray

Sammanfattning: Examensarbetet har utförts på Siemens Industrial Turbomachinery AB (Siemens) i Finspång. De utvecklar och tillverkar bland annat gasturbiner som kan drivas på både gasformigt- och flytande bränsle. Syftet för arbetet är att skapa förutsättningar för att öka förståelsen för spraybildning av flytande bränsle, till detta används och vidareutvecklas en spridarrigg på Siemens. Siemens äldsta gasturbin SGT-500 utvecklades och sattes i drift under 1950 talet. Vid denna tid var det en spridare med spillflöde och ett munstycke med roterande atomisering som visade bäst egenskaper. Höga tryck i munstycket genererar en spraykon med finfördelade droppar. Förhållandet mellan huvud- och spillbränsletryck i munstycket är en viktig faktor för spraykonens vinkel. Det är viktigt att sprayen är enhetlig och ihålig med dropparna koncentrerade till sprayens ytterkanter. Även bränslets kinematiska viskositet (viskositet) påverkar spraykonens struktur och egenskaper. Siemens kunder som har SGT-500 ställer idag förfrågningar gällande att använda bränslen med högre viskositet. Idag har Siemens en begränsning på 16 cSt för gasturbinen, dock konstruerades den för en viskositet upp till 22 cSt. Siemens vill idag skaffa mer erfarenhet för dessa högre värden på viskositeten innan de kan ge några nya rekommendationer till kund. I detta examensarbete har modifieringar och en testserie genomförts i sprayriggen där spraykonen studerats för varierande viskositet och tryck. Resultaten visade att spraykonen var enhetlig med ett myller av droppar för viskositeten 18-22 cSt och ett huvudbränsletryck på 20 bar. Spraykonens vinkel minskade för ökande viskositet. God fördelning uppvisades och sprayen var ihålig för en viskositet upp till 39 cSt med några undantag. För att dra paralleller mellan resultaten i spridarriggen och SGT-500 verkliga förhållanden är det nödvändigt att utreda väsentliga skillnader mellan de två fallen och hur dessa påverkar resultaten för spraykonen. Ett lämpligt steg vidare från dessa resultat är att testa en övre gräns för viskositeten under ett förbränningstest i en fullskalig SGT-500. Det vore även intressant att undersöka möjligheterna att testa fler modeller av spridare tillhörande andra turbiner i spridarriggen.