Design and analysis of a heat exchanger for a small-scale gas turbine
Küçük ölçekli bir gaz türbini için ısı değiştirici tasarımı ve analizi
- Tez No: 623822
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN HAŞİMOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
Bir gaz türbini, sürekli yanmalı içten yanmalı bir motor türüdür. Küçük ölçekli gaz türbinleri, 500 kW'a kadar güç üreten gaz türbinleridir. Bu içten yanmalı motorlar, geleneksel Otto ve Diesel motorlarının aksine, Brayton çevrimine göre çalışır. Bu gaz türbinlerinin, yaklaşık %50'lik yüksek verimlilik değerlerine ve yaklaşık %35'lik elektrik verimliliğine ulaşmak için geri kazanılmış bir enerji döngüsü ile çalıştırılması gerekir. Bu çalışmanın amacı, küçük ölçekli bir gaz türbininin verimliliğini artıracak bir ısı eşanjörü tasarlamaktır. Bu çalışmada, halihazırda mevcut olan küçük ölçekli bir gaz türbininin verimliliğinin arttırılması hedeflenmiştir. Bu, bir düzlem kanatlı Kompakt Isı Eşanjörü (PFCHE) ile birleştirilerek yapılmaktadır. Bu PFCHE, dikdörtgen kanatlardan ve bir çapraz akış kanat düzeninden oluşmaktadır. Ana malzeme, yüksek ısı direnci nedeniyle çeliktir. Isı eşanjörünün tasarımı Shah ve diğ. tarafından verilen algoritmaya göre yapılmıştır. Bu tasarım daha sonra uygun bir CAD aracı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen tasarımın, simülasyon testleri tam uyarlamalı ve otomatik bir mesh algoritması kullanılarak yapılmıştır. Bu simülasyon sonuçları daha sonra analiz edildmiş ve türbinin yanma odasına giren havanın sıcaklığında %32'lik bir artış olduğu bulunmuştur. Ayrıca, kanatçık yüksekliğinde %50'lik bir azalmanın, ısı eşanjörünün kanatçık veriminde %18'e kadar bir artışa neden olabileceği belirlenmiştir. Ayrıca, etkinlik değerinde %50'lik bir artışın, çıkış sıcaklığında %40 kadar bir artışa neden olabileceği tespit edilmiştşr.
Özet (Çeviri)
A gas turbine is classified as a continuous combustion internal combustion engine. Small scale gas turbines are gas turbines with an output of up to 500 kW. These internal combustion engines unlike the traditional Otto and Diesel engines, work following the Brayton cycle. For these engines to achieve high efficiencies values of about 50%, with an electrical efficiency of about 35%, they need to be run with a recuperated energy cycle of varying configurations. Thus, the objective of this work is to design a heat exchanger for a small-scale gas turbine. In this work, we are aiming at increasing the efficiency of an already existing small-scale gas turbine. This will be done by incorporating it with a Plain-Fin Compact Heat Exchanger (PFCHE). This PFCHE is of rectangular fins and a crossflow fin arrangement. The material of construction is steel due to its high thermal resistance. The design of the heat exchanger was done based on the algorithm given by Shah et al. This design was then implemented using an appropriate CAD tool. From the design, simulation tests were run using a full adaptive and automatic meshing algorithm. These simulation results were then analysed. It was found that there was a 32% rise in the temperature of the air entering the combustion chamber of the turbine. Also, a 50% reduction in the fin height can cause as much as an 18% increase in the fin efficiency of the heat exchanger, while a 50% increase in the effectiveness value can cause as much as a 40% increase in the outlet temperature.
Benzer Tezler
- Marin uygulaması için benzinli bir motorun soğutma sistemi optimizasyonu
Cooling system optimization of a gasoline engine for marine application
ÖZGÜR KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Çanakkale için güneş destekli toprak kaynaklı düşey ısı değiştiricisi sistemi tasarımı
Solar assisted ground source vertical heat exchanger system design for Çanakkale
ARDA CAN ÇINKILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEHİR FATİH ÖZTÜRK
- Havanın soğutulması ve neminin alınması amacıyla kullanılan kanatlı borulu ısı değiştiricilerin kuramsal ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental analysis of finned tube wet coils
ALTAY ARBAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ TANER DERBENTLİ
- Ters akımlı soğutma kulelerinde ısı ve kütle geçişinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
İ.HAKAN SADIKOĞLU
- Isı borusu prensibinin güneşli su ısıtıcılarına ve damıtmaya uygulanması
Başlık çevirisi yok
ALİ YÜCEL UYAREL