Abstract

This study is about energy and exergy analysis of gas turbine power plant. Energy analysis is more quantitatively while exergy analysis is about the same but with the addition of qualitatively. The lack quality of the thermodynamic process in the system leads to waste of potential energy, also known as exergy destruction which affects the efficiency of the power plant. By using the first and second law of thermodynamics, the model for the gas turbine power plant is built. Each component in the thermal system which is an air compressor, combustion chamber and gas turbine play roles in affecting the efficiency of the gas turbine power plant. The exergy flow rate for the compressor (AC), the combustion chamber (CC) and the gas turbine (GT) inlet and outlet are calculated based on the physical exergy and chemical exergy. The exergy destruction calculation based on the difference between the exergy flow in and exergy flow out of the component. The combustion chamber has the highest exergy destruction. The air compressor has 94.9% and 92% of exergy and energy efficiency respectively. The combustion chamber has 67.5% and 61.8% of exergy and energy efficiency respectively while gas turbine has 92% and 82% of exergy and energy efficiency respectively. For the overall efficiency, the plant has 32.4% and 34.3% exergy and energy efficiency respectively. To enhance the efficiency, the intake air temperature should be reduced, modify the combustion chamber to have the better air-fuel ratio and increase the capability of the gas turbine to receive high inlet temperature

چکیده

در این مطالعه به آنالیز انرژی و اکسرژی نیروگاه توربین گازی پرداخته می‌شود. آنالیز انرژی به صورت کمی صورت می‌پذیرد در حالیکه تحلیل اکسرژی توربین گازی هم به صورت کمی و هم به صورت کیفی انجام می‌شود. نبود کیفیت فرآیند ترمودینامیکی در سیستم، منجر به اتلاف انرژی پتانسیل می‌شود که در اصطلاح اتلاف اکسرژی نامیده می‌شود و بازدهی نیروگاه را تحت تاثیر خود قرار می‌دهد. با استفاده از قانون اول و دوم ترمودینامیک، مدل نیروگاه توربین گازی ایجاد می‌شود. هر جزء در سیستم حرارتی که یک کمپرسور هوا، اتاقک احتراق و توربین گازی است، نقش مهمی در اثرگذاری بر بازدهی نیروگاه توربین گازی بازی می‌کند. نرخ جریان اکسرژی برای کمپرسور (AC)، اتاقک احتراق (CC) و ورودی و خروجی توربین گازی (GT) بر اساس اکسرژی فیزیکی و اکسرژی شیمیایی محاسبه می‌گردند. محاسبه اتلاف اکسرژی بر اساس اختلاف بین جریان اکسرژی ورودی و جریان اکسرژی خروجی از اجزا می‌باشد. اتاقک احتراق بالاترین اتلاف انرژی را دارد. کمپرسور هوا به ترتیب 94.9% و 92% از انرژی و بازدهی انرژی را دارند. اتاقک احتراق به ترتیب 67.5% و 61.8% از بازدهی اکسرژی و انرژی را دارند در حالیکه توربین گازی به ترتیب 92% و 82% از بازدهی اکسرژی و انرژی را دارند. برای بازدهی کلی، نیروگاه به ترتیب دارای 32.4% و 34.3% اکسرژی و انرژی است. برای ارتقای بازدهی، مصرف دمای هوا باید کاهش یافته و اتاقک احتراق تعدیل شده تا نسبت هوا به سوخت بهتری داشته باشد و قابلیت توربین گازی برای دریافت دمای ورودی بالا افزایش یابد.

1-مقدمه

افزایش آگاهی از محدود بودن منابع انرژی جهان، بسیاری از کشورها را مجبور کرده تا سیاست‌های انرژی خود را بازنگری کرده و اقدامات جدی را در جهت حذف پسماند اتخاذ نمایند. همچنین جرقه‌ی علاقمندی در جامعه علمی برای اتخاذ یک نگاه دقیق‌تر به دستگاه‌های تبدیل انرژی و توسعه فناوری‌های نوین برای استفاده بهتر از منابع محدود موجود به وجود آمده است...