مطالعه‌ی تاثیر تزریق آب در بالادست کمپرسور یک موتور میکروتوربین گازی بر عملکرد ‏خارج از نقطه طراحی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

یکی از معایب میکروتوربین‌‌ها که به عنوان واحد تولید همزمان برق و گرما مورد استفاده قرار می‌گیرند، ‏نسبت ثابت توان حرارتی به توان الکتریکی در هر نقطه ‏عملکردی است. این موضوع به معنای انعطاف‌پذیری پایین ‏میکروتوربین در برابر نیاز مصرف‌کننده است. روشی که اخیرا برای حل این مشکل مورد استفاده قرار ‏گرفته ‏است و سبب متغیر شدن نسبت توان حرارتی به توان الکتریکی میکروتوربین در هر دور می‌شود، تزریق ‏آب به میکروتوربین است. در این پژوهش، میکروتوربین توربک ‏‏‌تی100 مورد مطالعه قرار گرفته است. ‏در ابتدا عملکرد توربک تی 100 شبیه‌‌سازی شده و با نتایج تجربی اعتبارسنجی شده است و سپس با ‏افزودن یک بازیاب گرمای ‏مولد بخار‏ بعد از کمپرسور و قبل از بازیاب گرما و تبدیل توربک تی 100 به ‏میکروتوربین مرطوب، کد شبیه سازی میکروتوربین ارتقا یافته و عملکرد میکروتوربین ‏مرطوب در شرایط خارج از طراحی، شبیه‌سازی شده است. ‏نتایج نشان می‌دهند که با تزریق بخار در هر دور توان و راندمان الکتریکی افزایش و توان و راندمان ‏حرارتی ‏کاهش می‌یابند. بیشترین دبی بخار تزریقی به موتور در 67940.67 دور بر دقیقه، 0.03769 کیلوگرم بر ثانیه است که ‏سبب افزایش 33 درصدی توان الکتریکی و ‏کاهش62 درصدی توان حرارتی می‌شود. بنابراین با ‏تزریق مقادیر مختلف دبی بخار در هر دور می‌توان نسبت توان الکتریکی به توان حرارتی متغیر را ایجاد ‏کرد. ‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study the effect of water injection upstream of the compressor of a gas microturbine engine on the off design performance

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Rahmani
  • Abulghasem Mesgarpur Tusi
  • Hosein Khaleghi
Aerospace Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the disadvantages of microturbines, which are used as a unit of ‎simultaneous energy production, is the ‎constant ratio of thermal power to ‎electrical power in each speed that This means the low flexibility of the ‎‎microturbine against the consumer's needs. The method that has recently ‎been used to solve this problem and ‎causes the ratio of thermal power to ‎electric power of the microturbine to vary, is to inject water into the ‎‎microturbine. In this research, TurbecT100 microturbine has been ‎studied. At first, the performance of dry ‎TurbecT100 has been simulated ‎and validated with experimental results. Then, by adding an HRSG after ‎the ‎compressor and before the heat exchanger, TurbecT100 has been ‎converted into a wet microturbine and its ‎performance in off-design ‎conditions has been simulated. The results show that with steam injection ‎in each speed, ‎the electrical power and efficiency increases, the thermal ‎power and thermal efficiency decreases. The maximum ‎steam flow rate ‎injected into the engine in the 67940.67 rpm is 0.03769 kg/s, which causes a ‎‎33% increase in ‎electrical power and a 62% decrease in thermal power. ‎Therefore, by injecting different amounts of steam flow in ‎each round, it ‎is possible to create a variable ratio of electrical power to thermal power.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Off-Design analysis
  • Micro Gas Turbine
  • Steam Injection
  • Combined heat and ‎Power
  • Turbec ‎T100‎