Geri Dön

Design and analysis of a heat exchanger for a small-scale gas turbine

Küçük ölçekli bir gaz türbini için ısı değiştirici tasarımı ve analizi

  1. Tez No: 623822
  2. Yazar: PRINCELY KOLLE EPIE
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CAN HAŞİMOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sakarya Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
  13. 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

  1. Marin uygulaması için benzinli bir motorun soğutma sistemi optimizasyonu

    Cooling system optimization of a gasoline engine for marine application

    ÖZGÜR KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ

  2. 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

    Türkçe

    2023

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZEHİR FATİH ÖZTÜRK

  3. 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

    Türkçe

    2014

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ TANER DERBENTLİ

  4. Ters akımlı soğutma kulelerinde ısı ve kütle geçişinin incelenmesi

    Başlık çevirisi yok

    İ.HAKAN SADIKOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1996

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. CEM PARMAKSIZOĞLU