Buhar püskürtmeli gaz türbinli kojenerasyon sistemlerinin termoekonomik optimizasyonu
Thermoeconomic optimization of steam injected gas turbine cogenerasyon system
- Tez No: 142814
- Danışmanlar: PROF. DR. AKSEL ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
BUHAR PÜSKÜRTMELİ GAZ TURBINLİ KOJENERASYON SİSTEMLERİNİN TERMOEKONOMİK OPTİMİZASYONU ÖZET Buhar püskürtmeli gaz türbinli kojenerasyon sistemleri, yanma odasına kızgın buhar püskürtülmesi ile geniş bir aralıkta değişebilen ısı-elektrik enerjisi oranına (heat to power ratio) sahiptir. Bu tür sistemlerde, yanma odasına püskürtülen buhar yanma odasındaki reaksiyon sıcaklığını düşürdüğünden yüksek sıcaklıklarda meydana gelen NOx gazlarının emisyonu azalmaktadır. Gözönüne alınan sistemde kompresöre giren hava sıkıştırıldıktan sonra yanma odasına gönderilmektedir. Hava yanma odasında, yakıt ile reaksiyona girmekte ve bunun yanında, yanma odasına kızgın buhar püskürtülmesi de yapılmaktadır. Reaksiyon sonucu meydana gelen yüksek basınç ve sıcaklıktaki egzoz gazları türbine girmekte ve burada genişlemektedir. Türbinden çıkan gazlar önce kızdırıcıya girmekte sonra, dış proses için gerekli buhar miktarı fazla ise, ikinci yanma odasına giren oksijen bakımından zengin egzoz gazları, yakıt ile reaksiyondan sonra ekonomizöre girmektedir. Eğer proses için gerekli buhar miktarı az ise ikinci bir yanma odasına gerek kalmaksızın doğrudan ekonomizöre gönderilmektedir. Proses ve püskürtme için sistemin ihtiyacı olan su, bir besleme pompası yardımıyla önce ekonomizöre basılmakta, sonra ekonomizör çıkişında doymuş buhar haline getirilen suyun bir kısmı kızdırıcıya, geri kalan kısmı ise dış proseste kullanılmak üzere sistem dışına gönderilmektedir. Kızdırıcıda elde edilen kızgın buhar yanma odasına gönderilmekte ve püskürtülmektedir. Gerektiğinde devreye alınan ikinci yanma odasının devrede olduğu ve olmadığı zamanlarda göz önüne alınan sistemin termodinamiğin birinci ve ikinci kanun analizi yapılmıştır, ikinci kanun analizinde sistem üzerinde kullanılabilir enerji kayıpları belirlenmiştir. Termoekonomik analiz ile kullanılabilir enerji kayıplarının sistem üzerindeki etkisi incelenmiş olup, tüm sistem altsistemlere ayrılarak yerel kullanılabilir enerji kayıpları hesaplanmış ve maliyet analizi ile bu kayıpların sistemde elde edilen kullanılabilir enerjinin fiyatı üzerinde yarattığı etkiler incelenmiştir. Termoekonomik optimizasyonun amacı, sistemde elde edilen kullanılabilir enerji fiyatının (maliyetin) azaltılmasıdır. Matematiksel optimizasyon metodlarından biri olan Lagrange çarpanları metodu ile sistem ve altsistemler üzerindeki optimum değerler belirlenmiştir. Kompleks enerji sistemlerinde bile bu metodu kullanışlı kılan özellik, sistem üzerinde yerel olarak seçilmiş bir bölgeye veya tüm sisteme kolayca uygulanabilmesidir. XI
Özet (Çeviri)
THERMOECONOMIC OPTIMIZATION OF STEAM INJECTED GAS TURBINE COGENERATION SYSTEM SUMMARY Steam injected gas turbine systems aim to increase electrical output and generating efficiency by injecting superheated steam into combustion chambers, and it becomes possible to change the heat-to-power ratio flexibly by adjusting the amount of steam injection. Injection of steam into the combustion chamber decreases the reaction temperature and this kind of an application provides lower emission of NOx compounds. In this study installation consists of an air compressor followed by a combustion chamber that produces exhaust gases by the chemical reaction of natural gas. Superheated steam produced in superheater is also injected into the combustor in order to adjust heat-to-power ratio. Electrical power is produced in gas turbine by expanding of the exhaust gases. Injected superheated steam is produced by the thermal energy of the expanded exhaust gases leaving the gas turbine. After superheater, exhaust gases passes through an economizer which is installed for producing saturated water. An additional adjustment is made on system for producing more saturated steam for process by installing a second combustion chamber between superheater and economizer. Oxygen enriched exhaust gases reacts with natural gas in the second combustion chamber and newly formed exhaust gases increase the total amount of saturated steam produced in economizer. For both conditions (with and without second combustion chamber) first and second law analysis of thermodynamics is applied and available energy losses are obtained by second law analysis. An economic analysis can calculate the cost of fuel, investment, operation and maintenance for the whole plant but does not provide means to evaluate the single process taking place in the subsystems nor how to distribute the costs among them. So an easy way of application of thermoeconomic analysis is dividing the whole system into subsystems. This analysis provides the effects of available energy losses and available energy costs on each subsystem. Aim of the optimization is to minimize the final product costs and save the resource energy. Formulation of the optimization problem is based on the use of Lagrange multipliers, since it may be demonstrated that the multipliers associated with the structural constraints can be identified with the costs of resources and products which make explicit the productive activity of each component. Lagrange multipliers method is widely used for these kinds of purposes. A global and local optimization with this method can be applied easily to whole system or a subsystem. XII
Benzer Tezler
- Cheng çevriminde yanma odasına püskürtülen su buharı miktarının çevrim net gücüne ve verimine etkisinin incelenmesi
Investigating of the effect of steam quantity injected to the combustion chamber on Cheng cycle net power and thermal efficiency
SEMRA AKDENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP ÖZTÜRK
- Investigation of B-C additions on the mechanical properties of altin coatings produced by using magnetron sputtering technique
Magnetron sıçratma tekniği kullanılarak üretilen altin kaplamaların mekanik özelliklerı üzerine B-C katkısının incelenmesi
ÖZDEN KISACIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriEskişehir Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET TURAN
- Düşük tenörlü pirolüzit cevherlerinden yeni bir MnSO4-H2O üretim metodu
Başlık çevirisi yok
MAHMUT BAYRAMOĞLU
Doktora
Türkçe
1983
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜNAL SANIGÖK
- Bioethanol production from lignocellulosic biomass
Lignoselülozik atıklardan biyoetanol üretimi
ÖZNUR YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT ALTINBAŞ
PROF. DR. BESTAMİ ÖZKAYA
- Thermal oxidation of titanium-based cold spray coatings for biological and wear-related applications
Biyolojik ve aşınmaya yönelik uygulamalar için soğuk dinamik gaz püskürtme tekniği ile üretilmiş titanyum bazlı kaplamaların termal oksidasyonu
DOĞUKAN ÇETİNER
Doktora
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
PROF. DR. ERDEM ATAR