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

مسئله انطباق (مچینگ) مبادله گر گرمایی و موتور، تعدد متغیرهای سیکلی و اثرات متقابل آن ها بر عملکرد موتور از اساسی ترین چالش ها در فاز نخست طراحی یک میکروتوربین دارای مبادله گر 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 می دهد در کلاس هوایی بیشترین اثربخشی مبادله گر گرمایی در نسبت تراکم ۵/۳ تا ۵ است و در کلاس زمینی در حدود ۷۵/۲ تا ۴ است. در کلاس هوایی بازه مطلوب طراحی برای دمای ورودی توربین از ۱۱۰۰ تا ۱۲۵۰ کلوین می باشد و در کلاس زمینی در محدوده ۹۵۰ تا ۱۲۵۰ کلوین است. در کلاس هوایی، افت راندمان حرارتی تحت تاثیر افت فشار دوبرابر بیشتر از کلاس زمینی است و لذا استفاده از مبادله گرهای جریان آرام الزامی خواهد بود. در کلاس زمینی توان خروجی شفت در نسبت فشارهای کمتر از ۵/۳ بسرعت با کاهش PSFC تنزل خواهد کرد که سبب کاهش قابل توجه کارایی میکروتوربین تولید توان در دورهای پایین خواهد شد.

کلیدواژه ها:

میکروتوربین ، مبادله گر گرمایی ، آنالیز سیکلی ، سیکل برایتون ، راندمان حرارتی