شبیه‌سازی پارامتری و مطالعه عملکرد یک نیروگاه توربین گاز خورشیدی از دیدگاه ترمودینامیکی و اگزرژی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، مهندسی مکانیک، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران، ایران

2 استادیار، مهندسی مکانیک، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران، ایران

3 کارشناس ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

هدف از ارائه این مقاله تحلیل عملکرد ترمودینامیکی یک چرخه توربین­گاز خورشیدی در سه شرایط مختلف آب و هوایی می­باشد. پارامترهای طراحی و متغیرهای تصمیم­گیری در این سیستم نسبت فشار کمپرسور، دمای گازهای ورودی به توربین و شدت تابش خورشید انتخاب شده­اند. نتایج نشان     می­دهد که با افزایش شدت تابش خورشید، راندمان الکتریکی سیستم افزایش پیدا کرده و حداکثر راندمان الکتریکی در نسبت فشارهای کمتر رخ    می­دهد. از سوی دیگر بررسی­ها نشان می­دهد که افزایش فشار کاری سیستم و دمای گازهای ورودی به توربین علی­رغم افزایش راندمان و توان خالص تولیدی در سیستم، همواره سبب بالا رفتن آهنگ اگزرژی تلف شده و تخریب شده و در نتیجه آهنگ بازگشت ناپذیری در آن خواهد شد. بنابراین می­توان نتیجه گرفت که از دیدگاه ترمودینامیکی سیستم باید تا حد ممکن در فشار کاری کمتر کار کند. نتایج بدست آمده نشان می­دهد که بیشترین نرخ تخریب اگزرژی در محفظه احتراق و کمترین آن در دریافت کننده خورشیدی اتفاق افتاده است. از دیدگاه آلایندگی نیز مشخص گردید که با افزایش شدت تابش خورشید، میزان تولید دی­اکسیدکربن در محصولات احتراق کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها


[1] Oyedepo S. O., Kilanko O.,  Thermodynamic analysis of a gas turbine power plant modeled with an evaporative cooler, International Journal of Thermodynamics, Vol. 17 (No. 1), pp. 14-20, 2014.
[2] A.C. Fernandez, Economic study of solar thermal plant based on gas turbines, Master Thesis, Department of Energy Sciences Faculty of Engineering LTH, Lund University, Sweden, 2013.
[3] Meriche I. M., Baghidja A., Boukelia T. E., Design and performance evaluation of solar gas turbine power plant in south western algeria, international journal of renewable energy research, Vol.4, No.1, pp.224-232, 2014.
[4] J.P.Meyer, T.Bello-Ochende, Solar thermal power generation using the Brayton cycle, German South African Research Lecture Series, Thermofluids Research Group, Department of Mechanical and Aeronautical Engineering, University of Pretoria, 2013.
[5] Stouffs P., Does the ericsson engine deserve more consideration than the Stirling engine,  Proceedings of the European Stirling Forum 2002, Osnabrück, Germany, 2002.
[6] Mills D., Advances in solar thermal electricity technology, Solar Energy, Vol. 76 pp. 19-31. 2004.
[7] Bonnet S., Alaphilippe M., Stouffs P., Thermodynamic solar energy conversion: Reflections on the optimal solar concentration, ratio, International Journal of Energy Environment and Economics, Vol. 12, No 3, pp141-152, 2006.
[8] Ferriere A., Flamant G., Costerg PH., Gagnepain B., Solar Field Efficiency and Electricity Generation Estimations for a Hybrid Solar Gas Turbine Project in France, ASME J. Sol. Energy Eng.,Vol 130 pp 22-24, 2008.
[9] Grange B., Dalet C., Falcoz Q., Siros F., Ferriere  A.,  Simulation of hybrid solar gas turbine cycle with storage integration, Energy Procedia 49, 1147-1156, 2013.
[10] Freimark M., Felsmann C., Gampe U., Dynamic behavior of a solar hybrid gas turbine system, Turbine Technical Conference and Exposition GT, 121-130, 2015
]11[ پیرکندی جاماسب، قاسمی مجید، حامدی محمد حسین، مقایسه عملکرد سیستم­های هیبریدی مستقیم و غیر مستقیم توربین گاز و پیل­سوختی اکسید­جامد از دیدگاه ترمودینامیکی و اگزرژی، مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، شماره 3، صفحات 133-117، تابستان 1391.
[12] Haseli Y., Dincer I., Naterer G.F., Thermodynamic modeling of a gas turbine cycle combined with a solid oxide Fuel Cell. Hydrogen energy, Vol. 33, pp. 5811-5822, 2008.
[13] Cengel, Y.A. and Boles, M.A.  Thermodynamics  an engineering approach.  McGraw-Hill, New York, 1998.