Geri Dön

Gaz türbinli bir bileşik ısı-güç üretim sisteminin termodinamik çözümlemesi

Thermodynamic analysis of a gas turbin with waste/heat recovery cogeneration

  1. Tez No: 101191
  2. Yazar: BARIŞ YÜCELAY
  3. Danışmanlar: PROF.DR. TANER DERBENTLİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2000
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 123

Özet

ÖZET İşletmenin elektrik ve ısı ihtiyacını aynı üniteden sağlayan bileşik ısı-güç sistemleri, günümüzde sanayi alanında önemli uygulamalarda yer almaktadır. Düşük maliyetle işletmenin ısı ve güç gereksinimini sağlayabildiğinden işletmenin ilgili pazardaki rekabet payını arttırmaktadır. Bileşik ısı-güç sistemlerinin -cogeneration- temelini, atık ısıyı geri kazanma ilkesi oluşturmaktadır. Sistemde bir tarafta elektrik elde edilirken diğer tarafta da elektrik eldesi sonucu ortaya çıkan atık ısı ve baca gazlan, işletmenin buhar ihtiyacını karşılamakta kullanılmaktadır. Yapılan çalışmada amaç; gaz türbinli bir bileşik ısı-güç üretim sisteminin belirlenen koşullara göre termodinamik ve ekserji analizlerini yapabilen bir bilgisayar programı hazırlamak ve bu program yardımıyla parametrelerin değişimine göre sistemin davranışını belirlemektir. Bunun için ilk olarak atık ısı geri kazanımı konusunda bilgi verilmiş ve bileşik ısı- güç üretim sistemleri tanıtılmıştır. Tanıtılan sistemlerin çalışma prensipleri verildikten sonra karşılaştırmaları yapılmıştır. Üçüncü bölümde ise gaz türbinli bir bileşik ısı-güç üretim sistemi model olarak alınıp bu sistemin incelemesi yapılmıştır. İnceleme aşağıdaki alt bölümlerden oluşmaktadır: I. Termodinamik çözümleme II. Ekserji analizi Termodinamik analiz kısmında; sistemin sıcaklık, basınç, kütlesel akış debisi entalpi ve entropi dağılımım veren bağıntılar verilmiştir. XIIEkserji analizi kısmında ise; çevrimde belirlenen noktalarda fiziksel, kimyasal ve ekipmanlarda yok edilen ekserj ilerin ve sistemin ekserji veriminin hesaplanma yöntemlerinden bahsedilmiştir. Dördüncü bölümde ise anlatılan çözüm yöntemlerini kullanarak, termodinamik ve ekserji analizlerini yapabilen bir bilgisayar programının tanıtımı yapılmıştır. Aynca; yapılan kabuller, bilgisayar çalışmasının blok diyagramı sunulmuş ve çözüm yöntemleri anlatılmıştır. Değişebilen parametrelerin değişimine göre bilgisayar uygulamasının sonuçlan beşinci bölümde sunulmuş ve çıkan sonuçlar eğrilerle gösterilmiştir. Yapılan çalışmanın araştırma-inceleme ağırlıklı olan ilk bölümlerinden elde edilen sonuçlar konumuz olan sistemlerin her koşulda uygulama alanı bulamayacağını, her sistemin belli özellikleri olduğunu, uygulama alanını ve uygulanacak sistemi iyi tanımak gerektiğini ortaya koymuştur. Bilgisayar çalışması sonucunda elde edilen sonuçlar, belli inceleme konularına tabi tutulan sistemin nasıl bir davranış içinde olduğunu göstermektedir. Sistemin hassas noktaları, sistemi oluştururken ideal dengenin nasıl sağlanabileceği, sistemin kayıpları gibi konularda bilgi vermektedir. Elde edilen sonuçların değerlendirmesi yapıldığında ekserji analizi sonucunda atık ısı kazanı, yanma odası, kompresör, gaz türbini ve hava ısıtıcısının tersinmezlik değerleri değişen koşullarla birlikte önemli farklılıklar göstermektedir. X111

Özet (Çeviri)

SUMMARY Fuel price increases and decreases have led plant designers to seek ways of reducing overall energy costs. One important solution is: Cogeneration Cogeneration is the sequential production of electricity and heat, steam or useful work from the same fuel source. Cogeneration was used for many years in early power plants, but it had different names like by-product power, district heating, and process-steam utilization. But the objective was the same to get the maximum energy from a unit of fuel at an acceptable cost. With the turnaround in the energy picture in the 1970s, and the need for new solution for efficient power-heat generation have resuted in the use of the cogeneration plants in industries. As there is a big potential for cogeneration in Turkey's energy market, we decided to work on cogeneration to make our industries familiar with waste heat recovery systems. Starting with this objective, in this study, in the first and second sections cogeneration concept is introduced and the most common cogeneration systems are presented. In the third section, a gas turbine cogeneration system is chosen as a model and analysis is made. (Figure 1) The analysis consists of two sections: I-Thermodynamic analysis II-Exergy analysis XIVFeedwater © ©1 t® Heat-Recovery Steam Generator © Combustion Products Air Compressor © ©. Air Preheater -Y Natural Gas © s A Combustion A *Y Chamber J Power to Air Compressor < © Gas Turbine © w" net Air T0 = 298,15 K P0= 1,013 bars (latm) Figure 1 Gas turbine with waste-heat recovery cogeneration Thermodynamics and exergy analysis are shown for a typical gas turbine with waste- heat recovery cogeneration system. This system is a topping cycle. It operates by firing compressed air and natural gas in a gas turbine. The expanding hot gas in combustion passes through the turbine, turning the rotor by pushing on canted blades. The rotating gas turbine produces power. The hot exhaust gases from the turbine can either be passed in a heat recovery steam generator, producing steam for industrial process applications and space heating or used directly in process-heat applications. In the thermodynamic analysis section, for each control volume as follows ; combustion chamber, compressor and turbine, air preheater and heat recovery steam generator, equations related to the first law of thermodynamics is given. In the exergy analysis section, some explanation is made about the second law of thermodynamics. Availabity and irreversibility is described and formulized. XVIn the next step, the equations about the physical and chemical exergy, exergy destruction and exergetic efficiency are given at different points of the cycle. In the fourth section a computer program which can perform thermodynamics and exergy analysis is developed. The program is also capable of determining the system behaviour with the change in decision variables. The block diagram and calculation methods are also given. In the fifth chapter the results of the computer application according to the changing variables are shown by using graphs. The behaviour of the cogeneration system in different conditions is modelled by the help of the computer programme. It is easy to understand the system's ideal equilibrium conditions, the critical points of the system by the help of the computer programme. According to the results of the exergy analysis, differences are noted in the exergy destruction of the waste heat recovery steam generator, compressor, gas turbine and air preheater in the changing conditions. As a result, with this study, we understand that cogeneration is a very powerful way of energy generation for industries. As there are so many system possibilities for an application, it is very important to recognize the application place and his demands, and the capacity and the other properties of selected system. The critical componets are mentioned in the study. In further studies, equilibrium problem of cogeneration plants can be studied. Those studies can be used to make indutries conscious of cogeneration and its characteristics. XVI

Benzer Tezler

  1. Tez No

    134323

    Gaz türbinli bileşik ısı-güç üretim sisteminin termodinamik çözümlenmesi

    Combined heat and power generation or cogeneration

    ÇAĞATAY TEKELİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    EnerjiGebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HASAN SADIKOĞLU

  2. Tez No

    47352

    Simulation of a natural gas based cogeneration system

    Doğalgazlı bileşik elektrik-ısı üretim sistemi simulasyonu

    METİN KOŞAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1995

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. O. CAHİT ERALP

  3. Tez No

    838112

    Investigation of a hybrid fuel cell - gas turbine system

    Hibrit yakıt hücresi - gaz türbin sisteminin incelenmesi

    MUHAMMET CAMCI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Makine MühendisliğiUniversity of Leicester

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. AUDRİUS BAGDANAVİCİUS

  4. Tez No

    411551

    Gaz türbinlerinde su/buhar enjeksiyonunun termoekonomik performans ve emisyonlar üzerindeki etkisinin incelenmesi ve optimizasyonu

    Effects of water/steam injection on the thermoeconomic performance and emissions of gas turbines and their optimization

    HASAN KAYHAN KAYADELEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    EnerjiYıldız Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YASİN ÜST

  5. Tez No

    139728

    Kombine gaz/buhar türbinli kojenerasyon sistemlerinin termodinamik ve ekonomik analizi

    Thermodynamical and economics analysis of the combined gas/steam turbines cogeneration system

    FARUK SÜRER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Gemi MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TAMER YILMAZ

Geri Dön