شبیه سازی توربوماشینری یک نیروگاه گازی بر اساس سیال عامل دی اکسید کربن

در این مقاله قسمت های اصلی یک سیکل جدید که توسط شرکت نت پاور تولید شده و شامل محفظه احتراق، واحد جداسازی هوا، مبدل حرارتی و برج خنک کننده می باشد، با نرم افزار ترموفلو شبیه سازی شده است. این سیکل بر اساس احتراق با استفاده از اکسیژن خالص به جای هوای محیط، کار می کند. سیال عامل این سیکل دی اکسید کربن است. بر طبق نتایج قسمت بهینه سازی، سیکل با کارآیی نهایی 53/95 درصد، در حالت واقعی، به دست آمده است. نتایج در سه قسمت صحت سنجی، تحلیل پارامترهای سیکل و تحلیل توربین 300 بار، بررسی شده است. مطابق با نتایج قسمت صحت سنجی شبیه سازی اولیه، بازده سیکل دی اکسید کربن فوق بحرانی با سه مرحله سرمایش در قسمت کمپرس، 0/4 درصد از بازده سیکل بهینه با دو مرحله سرمایش، بیشتر است. در واقع در این حالت، از آنجایی که بازده 0/4 درصد افزایش می یابد، با اضافه شدن سرمایش میانی از 2 به 3، میزان سوخت مصرفی از 1/01 به 1/002 کیلوگرم بر ثانیه و توان مصرفی کل کمپرسورها نیز از 3468 کیلووات به 3235 کیلووات کاهش می یابد. با افزایش دادن تعداد مراحل سرمایش در قسمت تراکم سیکل، دمای دی اکسید کربن خروجی از آخرین مرحله کمپرسورها از 65/39 درجه سانتیگراد به 50/68 درجه سانتی گراد کاهش می یابد. تاثیر سه پارامتر فشار دی اکسید کربن خروجی از کمپرسور سوم، نسبت فشار توربین، دمای خروجی از محفظه احتراق بر روی عملکرد سیکل بررسی شده است. با کاهش فشار ورودی به پمپ از 75/32 به 73/35 بار، بازده کلی سیکل از 53/91 تا 53/95 افزایش می یابد. با افزایش دمای محفظه احتراق از 850 تا 1150 درجه سانتیگراد، بازده کلی سیکل از 44/64 تا 60/52 افزایش مییابد. با افزایش نسبت فشار از 2 تا 9/9، بازده سیکل در حالتهای اول (1150)، دوم (1000) و سوم (850) درجه سانتیگراد به ترتیب 32/85، 32/96 و 32/50 درصد افزایش می یابد. در واقع با بالا رفتن میزان نسبت فشار، تغییر بازده مستقل از دمای محفظه احتراق است. در پایان پارامترهای مربوط به توربین 300 بار که شامل ضریب بارگذاری تیغه، زاویه گاز ورودی به استاتور، زاویه گاز خروجی از استاتور، نسبت واکنش و مساحت حلقه جریان میشود، محاسبه گردیده است.

Keywords:

فوق بحرانی , توربین گازی , سیکل آلام , سیکل برایتون , دی اکسید کربن , نسبت فشار