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: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
- 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: Belirtilmemiş.
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
- The conceptual design and the analysis for passive residual heat removal system for a small reactor
Küçük bir reaktör için pasif artık ısı giderme sisteminin kavramsal tasarımı ve analizi
MUHAMMET FATİH YAHŞİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Nükleer MühendislikHarbın Engıneerıng UnıversıtyNükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. WANG JİANJUN
- Basınçlı hava kurutucusu ısı geri kazanım ünitesi ısı değiştiricisi tasarımı ve had kullanarak sayısal analizi
Pressuri̇zed ai̇r dryer heat recovery uni̇t heat exchanger desi̇gn and cfd analysi̇s
AYŞE BURCU YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Mühendislik BilimleriUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. MUHSİN KILIÇ
- Taşıtlarda kullanılan kompakt ısı değiştirici tasarımı
Compact heat exchanger design for vehicles
MELİH METİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM PARMAKSIZOĞLU
- Düşük GWP'li soğutucu akışkanların ısı pompalı kurutucularda deneysel analizi
Experimental analysis of low-GWP refrigerant for heat pump tumble dryer application
BARLAS BAŞARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDİL ESKİN
- Boru demeti taşıyıcı levhalarında üçgen ve sıralı dizilişler için ısı taşınım katsayısının belirlenmesi
Determination of heat transfer coefficient on the tube bundle support plates for in-line and staggered
KEMAL ÇAKIR