Thermodynamic analysis of gas/ steam combined cycle power plants
Gaz/ buhar kombine çevrim enerji santrallerinin termodinamik analizi
- Tez No: 116426
- Danışmanlar: PROF. DR. TÜLAY YEŞİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Joule çevrimi, gaz türbini, gaz türbini soğutması, kom bine çevrimler, atık ısı kazanı, birinci kanun analizi, ikinci kanun (ekserji) analizi vı, Joule cycle, gas turbine, gas turbine cooling, combined cycles, heat recovery steam generator, first law analysis, second law (exergy) analy sis IV
- Yıl: 2001
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
oz GAZ/BUHAR KOMBİNE ÇEVRİM ENERJİ SANTRALLARININ TERMODİNAMİK ANALİZİ Savruk, Nurettin Yüksek Lisans, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Tülay Yesin Ocak 2001, 93 sayfa Enerji üretiminde gaz türbini sistemleri için yüksek performans seviyeleri gaz/buhar kombine çevrimi uygulanarak elde edilmektedir. Gaz türbininin sıcak egzozu bir atık ısı kazam aracılığıyle buhar üretiminde kullanılır. Üreti len buhar daha sonra buhar-türbininde ilave enerji üretir. Kombine çevrimin genel veriminin yükseltilmesi gaz türbini giriş sıcaklığının artırılması ile sağ lanmaktadır. Türbin giriş sıcaklığı artırılırken, gaz türbinli güç çevrimlerinin performans analizlerine türbinin soğutulma etkisinin katılması oldukça önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, gaz türbini için türbin genleşme yolunun soğutmalı ve soğutmasız bölümlere ayrıldığı bir termodinamik soğutma mo deli geliştirildi. Ambarlı, Bursa ve Trakya Kombine Çevrim Santrallarındaki gaz türbini verileri kullanılarak modelin geçerliliğinin incelenmesi ve uy gun bir kaç teknoloji tanımlama parametresinin seçilmesi gerçekleştirildi. Parametreler daha sonra gaz türbini ve kombine çevrimin performans de ğerlendirmesinde kullanıldı. Konvensiyonel entalpi bazlı analizlere ilavetenekserji analizleri de gerçekleştirildi. Sonuçlar, gaz türbini motorundan daha yüksek verim ve özgül enerji elde etmek için türbin giriş sıcaklığı artırılırken soğutma teknolojisinin se viyesinin artırılması ve maksimum müsaade edilen kanat sıcaklığının malzeme iyileştirmeleriyle yükseltilmesinin de gerektiğini göstermiştir. Soğutmalı gaz türbini motorunun genel performans analizi, türbin giriş sıcaklığının belli bir değerinden sonra gaz-türbini motorunun termik verimi üzerinde soğutmanın azaltıcı etkisini de doğrulamıştır. Kombine çevrim uygulamalarında mak simum genel verimin de elde edildiği daha düşük kompresör basınç oran larının daha tercih edilir olduğu da görüldü. Bu sayede kombine çevrimin hem verimi hem de özgül çıkış gücü maksimize edilmekte ve elektrik üretim maliyeti minimuma indirilmektedir. Ekserji analizlerinden, kombine çevrimin rasyonel verimniin genel verimden %2 daha düşük olma haricinde benzer davrandığı görüldü. Diğer taraftan, alt-sistemlerin ekserji analizi sonuçlan, yanma sürecinin tersinmezliğinden ötürü, en yüksek ekserji kaybının %26- 38 ile yanma odasında gerçekleştiğini gösterdi. Yakıtın ekserji girdisi başına yanma odasındaki kayıp işin hem kompresör basınç oram hem de türbin giriş sıcaklığı ile düştüğü de görüldü. Optimum kompresör basınç oranı türbin giriş sıcaklığıyla arttığından, yakıcıdaki kayıp, türbin giriş sıcaklığı ile kendiliğinden azalmakta, bu da yüksek türbin giriş sıcaklığının cazibesini ayrıca göstermektedir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT THERMODYNAMIC ANALYSIS OF GAS/STEAM COMBINED CYCLE POWER PLANTS Savruk, Nurettin M.Sc, Department of Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Tülay Yesin January 2001, 93 pages In power generation applications, the high levels of performance for gas- turbine systems are achieved by means of a gas/steam combined cycle. It uses hot exhaust of the gas turbine to produce steam through a heat-recovery steam generator. This steam is then utilized to generate additional power in the steam-turbine plant. The increase of overall efficiency for the combined cycle has been and will be achieved by raising the gas-turbine inlet tempe rature. As the turbine-inlet temperature is raised, however, it is becoming more and more important to include the impact of turbine cooling in the analyses of power cycles comprising gas-turbine engine. In the present work, a thermodynamic cooling model was developed for gas-turbine engine where the turbine expansion-path is divided into a cooled and an uncooled portion. Validation of the model and selection of a few suitable technology description parameters were achieved using the data for gas-turbine engines operating at Ambarli, Bursa and Trakya Combined Cycle Power Plants. These pa inrameters were then used on the performance evaluations of gas-turbine and combined cycles. In addition to the conventional enthalpy-based analyses, the exergy analyses were performed. Results showed that, while increasing turbine-inlet temperature, also cooling technology must be enhanced and maximum allowable blade tem perature must be increased with material improvement to obtain higher efficiencies and specific-work output from gas-turbine engine. The overall performance evaluation of cooled gas-turbine engine also confirmed the di minishing effect of cooling on thermal efficiency of gas-turbine engine beyond a certain value of turbine-inlet temperature. In combined-cycle applications, lower compressor pressure ratio values would be more attractive where peak overall efficiency is also achieved. In this way both overall efficiency and specific-work output of the combined-cycle power plant are maximized, and cost of electricity generation is minimized. Exergy analyses showed that the behaviour of rational efficiency of the combined cycle is similar with overall efficiency except the rational efficiency is about 2% lower. The largest exergy loss of 26 - 38% occurs in the combustion chamber because of the highly irre versible nature of combustion process. The lost work in combustion chamber per fuel exergy input decreases with increase of both the compressor pres sure ratio and the turbine-inlet temperature. Since the optimum compressor pressure ratio increases with turbine-inlet temperature, the loss in the com- bustor is diminished inherently with turbine-inlet temperature, which also shows attractiveness of increased turbine-inlet temperature.
Benzer Tezler
- Biyokütle yakıtlı bir birleşik gaz-buhar güç çevrimitasarımı
Design of a combined gas-steam power cycle with biomass fuel
SİNA DEKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN TOPAL
- Atık ısı kazanlı gaz-buhar çevrimli güç santralinin ekserji analizi
Exergy analysis of gas-steam cycle power plant wi̇th heat recovery steam generator
KADİR DİKİLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KOPAÇ
- Doğal gaz çevrim santralinin meteorolojik şartlara bağlı olarak termodinamik analizi
Thermodinamic analysis of a naturel gas power plant as to meteorological conditions
ÜMİT ÜNVER
Doktora
Türkçe
2004
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN KILIÇ
- Bir birleşik ısı-güç santralinde ısıl sistemlerin sonlu zaman termodinamiği analizi
Finite time thermodynamic analysis of thermal systems in a combined power plant
MEHMET ÖZGÜN KORUKÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MUHSİN KILIÇ
- Kojenerasyon teknolojisi ve kombine çevrim santralinde çalışma şartlarının belirlenmesi
Başlık çevirisi yok
AHMET SÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEYHAN UYGUR