عنوان

شبیه سازی و بهینه سازی عملکرد واقعی نیروگاه گازی بر اساس خواص متغیر سیال عامل

شماره

پ۲۴۱۳۵

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

شبیه سازی و بهینه سازی عملکرد واقعی نیروگاه گازی بر اساس خواص متغیر سیال عامل

نام نخستين پديدآور

مسعود توکل آقایی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسی مکانیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۳۹۹

نام خاص و کميت اثر

۵۶ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مکانیک گرایش تبدیل انرژی

زمان اعطا مدرک

۱۳۹۹/۰۶/۳۱

متن يادداشت

چکیدهدر ادبیات فن تحقیقات متعددی در زمینه محاسبه عملکرد سیکل واقعی برایتون در نیروگاه¬های گازی انجام یافته است. اما در اکثر این پژوهش¬ها، فرض های ایده آل از جمله آیزنتروپیک بودن توربین گاز و کمپرسور هوا، کامل بودن سیال عامل و انتقال حرارت از منبع خارجی دما بالا به سیال عامل صورت می¬گیرد. این فرضیات سبب خطای قابل توجهی در محاسبه عملکرد نسبت به یک نیروگاه واقعی گازی می¬شود. در حالیکه رابطه بازده چرخه ایده آل برایتون نشان می‌دهد که هر چه نسبت فشار چرخه افزایش یابد، بازده نیز بیشتر می‌شود. اما باید توجه داشت این آهنگ افزایش بازده در نسبت فشار های بالا کندتر از نسبت فشارهای پایین¬تر است.با دور شدن از فرض های ایده آل و نزدیکتر شدن به شرایط کارکرد واقعی می¬توان عملکرد واقعی سیکل را با دقت بیشتر و واقع¬بینانه¬تر محاسبه کرد. اولین قدم واقعی تر کردن محاسبات عملکرد، در نظر گرفتن بازده اجزاء متحرک سیکل (کمپرسور هوا و توربین گاز) می‌باشد . در این مرحله دیده می‌شود که بر خلاف سیکل ایده آل، در یک نسبت دمای معین یک نسبت فشار بهینه عملکرد وجود دارد و هر چه از این نسبت فشار دور شویم بازده افت پیدا می‌کند بطوریکه در یک نسبت فشار بالاتر توان جذبی کمپرسور و توان تولیدی توربین برابر شده و بازده به صفر می‌رسد. در این تحقیق، ابتدا معادلات کارکرد توربین گاز و کمپرسور هوا با در نظر گرفتن بازده ثابت طبقه کوچک به جای بازده ثابت در تمام نسبت فشارها استخراج می¬شود. همچنین انتقال گرما به صورت احتراق در محفظه احتراق در نظر گرفته می¬شود و خواص سیال عامل از جمله گرمای ویژه و ضریب اتمیسیته به صورت متغیر با دما شبیه سازی شده است. همچنین در این تحقیق افت فشار در اجزا مانند محفظه احتراق نیز مدنظر قرار می‌گیرد. این نحوه شبیه سازی، نیروگاه را به حالت واقعی نزدیکتر می¬کند. سپس در این تحقیق، نسبت فشار چرخه برایتون، بازده پلی تروپیک کمپرسور و توربین به عنوان متغیرهای طراحی جهت بیشینه کردن بازده چرخه در نظر گرفته می¬شوند. با فرمول¬بندی مساله به صورت یک مساله بهینه¬سازی مقادیر بهینه این متغیرها با استفاده یک الگوریتم بهینه سازی مناسب تعیین خواهد شد.

متن يادداشت

AbstractNumerous studies have been conducted in the technical literature to calculate the actual Brayton cycle performance at gas-fired power plants. But in most of these studies, ideal assumptions are made, such as the isotropic nature of the gas turbine and air compressor, being perfect of the working fluid, and the heat transfer from high temperature external source to the working fluid. These assumptions cause a significant error in the calculation of performance compared to a real gas power plant. While Brayton's ideal cycle efficiency relationship shows that the higher the cycle pressure ratio, the higher the efficiency. It should be noted, however, that the rate of increase in efficiency at a higher pressure ratio is slower than at a lower pressure ratio. By moving away from the ideal assumptions and closer to the actual operating conditions, the actual cycle performance can be calculated more accurately and realistically. The first step in making performance calculations more realistic is to consider the efficiency of the moving components of the cycle (air compressor and gas turbine).At this stage, it is seen that unlike the ideal cycle, there is an optimal pressure ratio at a certain temperature ratio, and as we move away from this pressure ratio, the efficiency decreases, so that at a higher pressure ratio, the compressor absorption power and The turbine production power is equalized and the net power output and efficiency of the cycle reaches zero. In this research, first, the governing equations of gas turbine and air compressor are extracted by considering the constant small stage efficiency instead of constant efficiency in all pressure ratios.Heat transfer is also considered as combustion in the combustion chamber and the properties of the working fluid such as specific heat and specific heat ratio are simulated as a variable with temperature.In this study, pressure drop in components such as combustion chamber is also considered. This simulation method brings the power plant closer to the real state. Then, in this study, Brayton cycle pressure ratio, polytropic compressor and turbine efficiency are considered as design variables to maximize cycle efficiency.By formulating the problem as an optimization problem, the optimal values of these variables will be determined using an appropriate optimization algorithm.

عنوان گونه گون

Simulation and optimization of actual gas turbine power plant based on variable properties of working fluid

عنصر شناسه اي

‏توکل آقایی،

ساير عناصر نام

‏مسعود

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏ احقاقی،

عنصر شناسه اي

‏حسن نژاد،

ساير عناصر نام

‏میربیوک

ساير عناصر نام

‏رضا

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏ تبریز