شبيه‌سازي پارامتري و مطالعه عملكرد يك نيروگاه توربين گاز خورشيدي از ديدگاه ترموديناميكي و اگزرژي

Parametric Modeling and Performance Study of a Gas Turbine Power Station in Thermodynamic Viewpoint

هدف از ارائه اين مقاله تحليل عملكرد ترموديناميكي يك چرخه توربين­ گاز خورشيدي در سه شرايط مختلف آب و هوايي مي­ باشد. پارامترهاي طراحي و متغيرهاي تصميم­ گيري در اين سيستم نسبت فشار كمپرسور، دماي گازهاي ورودي به توربين و شدت تابش خورشيد انتخاب شده­اند. نتايج نشان مي­دهد كه با افزايش شدت تابش خورشيد، راندمان الكتريكي سيستم افزايش پيدا كرده و حداكثر راندمان الكتريكي در نسبت فشارهاي كمتر رخ مي­دهد. از سوي ديگر بررسي­ها نشان مي­دهد كه افزايش فشار كاري سيستم و دماي گازهاي ورودي به توربين علي­رغم افزايش راندمان و توان خالص توليدي در سيستم، همواره سبب بالا رفتن آهنگ اگزرژي تلف شده و تخريب شده و در نتيجه آهنگ بازگشت ناپذيري در آن خواهد شد. بنابراين مي­ توان نتيجه گرفت كه از ديدگاه ترموديناميكي سيستم بايد تا حد ممكن در فشار كاري كمتر كار كند. نتايج بدست آمده نشان مي­دهد كه بيشترين نرخ تخريب اگزرژي در محفظه احتراق و كمترين آن در دريافت كننده خورشيدي اتفاق افتاده است. از ديدگاه آلايندگي نيز مشخص گرديد كه با افزايش شدت تابش خورشيد، ميزان توليد دي اكسيدكربن در محصولات احتراق كاهش مي­يابد.

The purpose of this paper is the thermodynamic performance analysis of a solar turbine cycle in three different weather conditions. The design parameters and decision variables in this system are compressor pressure ratio, temperature inlet turbine and the intensity of the sun's radiation. The results show that by increasing the intensity of the solar radiation, the electrical efficiency of the system increases and the maximum electrical efficiency occurs at a lower pressure ratio. Investigations show that by increasing the working pressure and the temperature inlet turbine, in spite of increasing the efficiency and net power of production, it will increase the lost exergy and destroyed which increases the rate of irreversibility. Therefore, from the thermodynamic point of view, the system should work as little as possible at lower working pressures. The results show that the highest rate of exergy destruction in the combustion chamber and the lowest in the solar receiver has occurred. It was found that by increasing the intensity of the sun's radiation, the amount of carbon dioxide production in combustion products decreases.