روش طراحی اولیه و انطباق میکروتوربین های هوایی و تولید توان با مبادله گر گرمایی

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی / دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 شرکت توربین صنعت سپهر

چکیده

مسئله انطباق (مچینگ) مبادله‌گر گرمایی و موتور، تعدد متغیرهای سیکلی و اثرات متقابل آن‌ها بر عملکرد موتور از اساسی‌ترین چالش‌ها در فاز نخست طراحی یک میکروتوربین‌ دارای مبادله‌گر گرمایی است. در این پژوهش با استناد بر نتایج حاصل از تلفیق معادلات ترمودینامیک سیکل برایتون و ملاحظات تجربی در قالب یک کدکامپیوتری، روشی برای تعیین میزان اهمیت و بازه مطلوب متغیرهای سیکلی معرفی خواهد شد. نتایج نشان می‌دهد در کلاس هوایی بیشترین اثربخشی مبادله‌گر گرمایی در نسبت تراکم 5/3 تا 5 است و در کلاس زمینی در حدود 75/2 تا 4 است. در کلاس هوایی بازه مطلوب طراحی برای دمای ورودی توربین از 1100 تا 1250 کلوین می باشد و در کلاس زمینی در محدوده 950 تا 1250 کلوین است. در کلاس هوایی، افت راندمان حرارتی تحت تاثیر افت فشار دوبرابر بیشتر از کلاس زمینی است و لذا استفاده از مبادله‌گرهای جریان آرام الزامی خواهد بود. در کلاس زمینی توان خروجی شفت در نسبت فشارهای کمتر از 5/3 بسرعت با کاهش PSFC تنزل خواهد کرد که سبب کاهش قابل توجه کارایی میکروتوربین تولید توان در دورهای پایین خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A method for the primary design and matching of aerial and non-aerial recuperated micro-turbines

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Bazazzadeh 1
  • Fariborz Azari Barzandigh 2
  • Mahmood Rostami 2
  • Kiarash Charlangh 3
1 Propulsion Institute- Mechanical Faculty- Malk e Ashtar University
2 Mechanical Faculty - Malek Ashtar University
3 Sepehr Turbine Industry Co.
چکیده [English]

The multiplicity of performance parameters and their interactions, as well as the matching issue of the
heat exchanger and the engine, are the most challenging issues in the first phase of designing a
recuperated microturbine. Here, using the experimental considerations and the thermodynamic, various
performance charts will be produced and the relationship between the variables and their intervals will
be determined. It was shown that, the optimum thermal performance can be achieved for compression
ratios between 3.5-5.0, and 2.75-4.0 for the aerial and non-aerial recuperated engines, respectively. For
the aerial types, the desired turbine-inlet-temperature varies in the range of 1100-1250, while the range
950-1250 is optimal for the non-aerial engines. In the aerial types, the thermal efficiency is more affected
by the pressure drop, therefore the use of laminar flow recuperators is inevitable for such applications.
For the non-aerial types, the thermal performance and PSFC drastically reduces for pressure ratios less
than 3.5.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Micro-turbine
  • Recupeator
  • Cycle analysis
  • Brayton cycle
  • Thermal efficiency
دانش و فناوری هوافضا

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 11 آذر 1402

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار