بخشی از مقاله
خلاصه
این تحقیق بر پایه شبیه سازی ترمودینامیکی سیکل توربین گاز از دیدگاه بهینه سازی انرژی استوار است . در این پژوهش با تکیه بر داده های تجربی موجود در تاسیسات تقویت فشار گاز رامسر که از Document ها و Logshit های مربوط به داده های ترمودینامیکی توربین های گاز ، کمپرسور هوا ، محفظه احتراق و مبدلهای حرارتی بدست آمده و با استفاده از نرم افزار MATLAB این شبیه سازی اجرا گردیده است . هدف از این شبیه سازی این است که بتوانیم نشان دهیم با تغییرات دما و فشار در ورودی به توربین ، کمپرسور هوا و محفظه احتراق بازده آن چه تغییری خواهد کرد ، که نتایج این بررسی در غالب نمودارهایی در این پروژه ارائه میگردد .
مقدمه:
توربین گاز، - به انگلیسی: - Gas Turbine، یک ماشین دوار است که بر اساس انرژی گازهای ناشی از احتراق کار میکند. هر توربین گاز شامل یک کمپرسور برای فشرده کردن هوا، یک محفظه احتراق برای مخلوط کردن هوا با سوخت و محترقکردن آن و یک توربین برای تبدیل کردن انرژی گازهای داغ و فشرده به انرژی مکانیکی است. بخشی از انرژی مکانیکی تولیدشده در توربین، صرف چرخاندن کمپرسور خود توربین شده و باقی انرژی، بسته به کاربرد توربین گاز، ممکن است ژنراتور برق را بچرخاند - توربوژنراتور - ، به هوا سرعت دهد - توربوجت و توربوفنو - یا مستقیماً - یا بعد از تغییر سرعت چرخش توسط جعبه دنده - به همان صورت مصرف شود - توربوشفت، توربوپراپ و توربوفن - . مبنای کار توربینهای گاز از نظر ترمودینامیکی، بر اساس چرخه برایتون است که در آن، هوا به صورت بیدررو فشرده شده، احتراق در فشار ثابت رخ داده و انبساط هوای فشرده و داغ در توربین، به صورت بیدررو رخ میدهد و هوا به فشار اولیه میرسد. در عمل، اصطکاک و توربولانس باعث میشوند که:
1. فشردهسازی هوا در کمپرسور به صورت بیدررو نباشد. این موجب میشود که برای دستیافتن به یک نسبت فشار معین، دمای خروجی کمپرسور بیشتر از حالت ایدهآل باشد.
2. انبساط هوا در توربین به صورت بیدررو نباشد. این موجب میشود که با ثابت بودن مقدار کاهش دما در توربین، کاهش فشار ناشی از آن افزایش یافته و انبساط کمتری برای تولید کار در توربین فراهم باشد.
3. افت فشار در ورودی هوا، محفظه احتراق و اگزوز وجود داشته باشد. این موضوع باعث میشود که نسبت فشار موجود برای تولید کار کاهش یابد. افت فشار در ورودی هوا باعث کاهش فشار در ورودی کمپرسور و در نتیجه کاهش فشار ورودی محفظه احتراق و توربین میشود. افت فشار در محفظه و اگزوز، به ترتیب به کاهش فشار ورودی به توربین و افزایش فشار خروجی توربین میانجامند که همه این عوامل، باعث کاهش نسبت فشار موجود در توربین برای تولید کار میشوند.
هدف:
هدف از این پروژه بررسی و مقایسه راندمان و بازدهی سیکل توربین گازی و کمپرسور هوای توربین و مبدل حرارتی با توجه به اعمال تغییرات دما و فشار بر روی آن می باشد که این مسئله کمک شایانی به بهینه سازی مصرف انرژی در توربینهای گازی می کند.
روش کار:
در این روش با استفاده از مدل سازی ریاضی فرمولهای مربوط به محاسبه بازدهی توربین گاز و کمپرسور هوا و مبدل حرارتی در حالت آیزنتروپیک و پلی تروپیک به بررسی چگونگی تغییرات نمودارهای آن با اعمال فشار و دماهای متفاوت پرداخته می شود. در این پژوهش از نرم افزار مطلب جهت برنامه نویسی و شبیه سازی ترمودینامیکی سیکل توربین گاز از دیدگاه انرژی و اگزرژی استفاده شده است. نتایج بدست آمده از آن در غالب نمودارهای راندمان بر حسب اثرنسبت فشار ارائه گردیده است .
