بررسي ترموديناميكي و آناليز اكسرژي و آنتروپي يك سيكل تركيبي توربين گاز

يكي از سيستم‌هاي تركيبي توليد قدرت، سيستمي است كه در آن‌ها يك موتور گرمايي مانند پيل سوختي تركيب مي‌شود. با توجه به بازدهي بيشتر و آلايندگي كمتر سيستم‌هاي تركيبي نسبت به توربين گاز، استفاده از اين سيستم‌هاي تركيبي نسبت به توربين گاز، استفاده از اين سيستم‌ها در تجهيزات پيشرفته توليد قدرت موردتوجه قرارگرفته است. پيل سوختي اكسيد جامد يك پيل سوختي سراميكي با ساختار فيزيكي تماماً جامد است كه در دماهاي بالا كار مي‌كند. در مقاله حاضر به بررسي ترموديناميكي و آناليز اكسرزي و آنتروپي يك سيكل تركيبي توربين گاز مجهز به پيل سوختي اكسيد جامد پرداخته‌شده است. كليه اجزاء سيستم تركيبي به‌صورت جداگانه به كمك روابط ترموديناميكي مدل‌سازي شده است. اين اجزا شامل كمپرسور، مبدل حرارتي، پيل سوختي، محفظه احتراق، توربين و توربين قدرت هست. مدل پيل سوختي ارائه‌شده، به‌خوبي رفتار آن را در شرايط عملكردي مختلف نشان مي‌دهد. پارامترهاي الكتروشيميايي پيل سوختي به‌صورت توابعي از حالات ترموديناميكي بيان‌شده است. مدل‌سازي ساير اجزا سيكل به‌گونه‌اي انجام‌شده است كه شرايط ورودي و خروجي جريان هر يك مشخص‌شده و اثر متقابل آن‌ها در سيكل بر يكديگر لحاظ شده است. سپس اثرات پارامترهاي مختلف ازجمله چگالي جريان، نسبت فشار، دماي ورودي به توربين، فاكتور مصرف سوخت بر راندمان سيستم، توان و تخريب اكسرژي بررسي‌شده است. نتايج نشان داد كه استفاده از سيستم تركيبي باعث افزايش قابل‌توجه راندمان و توان توليدي مي‌شود، و همچنين از ميزان تخريب اكسرژي مي‌كاهد.