ارزیابی عملکرد سیستم هیبرید موتور توربوشفت و پیل سوختی اکسید جامد به منظور بکارگیری در کاربردهای هوایی

در این مقاله، عملکرد ترمودینامیکی سیستم هیبرید پیل سوختی اکسید جامد با دمای عملکردی بالا (SOFC) و موتور توربوشفت (TSGT) مورد بررسی قرار می گیرد. مدل های مجزایی برای هر جزء سیستم، به ویژه برایپیل سوختی و محفظه احتراق که در پایین دست استک پیل سوختی واقع شده ، توسعه یافته است. تخریب و راندمان اگزرژی هر جزء سیستم محاسبه و ارائه شده است. علاوه بر این، سیستم به طور کلی مورد تحلیل قرارگرفته و راندمان اگزرژی و همچنین تخریب اگزرژی آن، محاسبه می شود. ارزیابی سیکل برای یک سیستم واقعی انجام می شود و نتایج برای شرایط عملیاتی مشخص با نتایج منتشر شده در پژوهش های گذشته مقایسه می شود. در این پژوهش نتایج نشان می دهد که افزایش دمای ورودی توربین (TIT) موجب کاهش راندمان اگزر ژی و گرمایی سیکل می شود، در حالیکه توان مخصوص خروجی کل را بهبود می بخشد. همچنین افزایش دمای ورودی توربین یا نسبت فشار کمپرسور (rp) منجر به افزایش بیشتر میزان تخریب اگزرژی سیستم می شود. در مقاله حاضر، مقایسه ای میان سیستم هیبرید TSGT-SOFC و سیکل TSGT متداول بر اساس شرایط عملیاتی یکسان، نیز انجام گرفته است. از نظر راندمان گرمایی و اگزرژی، سیستم هیبرید TSGT-SOFC نسبت به موتور TSGT متداول دارای عملکرد بهتری است؛ بطوریکه راندمان انرژی و اگزرژی سیستم هیبرید نسبت به موتور توربوشفت به ترتیب 26/6 و 27/8 درصد بالاتر است. در ای ن حالت، راندمان اگزرژ ی و گرمایی سیکل هیبرید TSGT-SOFC در نسبت فشار بهینه سیکل، به ترتیب 57/9 و 60/6 درصد می شود.

Keywords:

سیکل هیبرید TSGT-SOFC , اگزرژی , انرژی , راندمان , تخریب اگزرژی , ترمودینامیک