ÇEVRE ŞARTLARININ GAZ TURBİNLİ KOJENERASYON ÇEVRİMLERİNİN PERFORMANSI ÜZERİNE ETKİLERİ
Bu çalışmada ekserji analizi metodu kullanılarak çevre şartlarının kojenerasyon çevrimlerinin performansıüzerine etkisi analiz edilmiştir. Bu kojenerasyon çevrimleri basit, hava ön ısıtmalı, hava-yakıt ön ısıtmalı ve girişhavası soğutmalı çevrimlerdir. Ayrıca bu çevrimler değişik hava yakıt kütle oranları için termodinamik açıdanincelenmiş ve performansları birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Kompresor giriş havasının 25 0C’den 0 0C’ye soğutulmasıelektrik güç üretimini 10-15 % civarında artırmaktadır. Ancak ısı gücü giriş havasının soğutulmasından dolayı 10 %civarında düşmektedir. Kompresör giriş havasına su püskürtülerek yaz sezonunda elektrik gücü kolayca 2-7 %civarında artırılabilir. Kompresör giriş havasının basıncı 101.3 kPa’dan 70.18 kPa’ya düşürüldüğünde çevrimlerinekserji verimleri 11-13 % civarında düşmektedir. Ancak bu basınç düşüşü elektrik gücü üretiminde 25 % civarındadüşüşe yol açmaktadır. En yüksek ekserji verimi hava-yakıt ön ısıtmalı çevrimde elde edilmiştir. Dört çevrim arasındaen iyi ısı oranı ve ısı ekserjisi basit çevrimde elde edilmektedir. Bu çalışmada tüm çevre şartlarının bu çevrimlerüzerindeki etkisi aynı anda göz önüne alınarak analiz edilmiş ve birbiri ile karşılaştırılmıştır.
EFFECTS OF AMBIENT CONDITIONS ON PERFORMANCE OF GAS TURBINE COGENERATION CYCLES
In this paper, effects of the ambient conditions on performance of cogeneration cycles are analyzed by using exergy analysis method. These cogeneration cycles are the simple cycle, the air preheating cycle, the air-fuel preheating cycle and the inlet air cooling cycle. Also, these cycles are evaluated thermodynamically for different air and fuel mass ratio and the performance of these cycles are compared. The electrical power generation increases about 10-15 % by decreasing the inlet air temperature of the compressor from 25 0C to 0 0C. However, the thermal power decreases about 10 % with decreasing inlet air temperature. During the summer, the electric power can be easily increased 2-7 % by injecting water into the inlet air of the compressor. The exergetic efficiency of cycles is decreased 11-13 %, by decreasing the compressor inlet air pressure from 101.3 kPa to 70.18 kPa. But this change decreases the electric power generation about 25 %. The highest exergy efficiency is obtained for the air-fuel preheated cycle. The simple cycle is the best among the four cycles to obtain high heat rate and heat exergy. The effects of all ambient conditions on these cycles are considered simultaneously, analyzed and compared with each other in this study.
___
- Wang, F.J., Chiou, JS., 2002, Performance
Improvement for a Simple Cycle Gas Turbine
GENSET- a Retrofitting Example, Applied Thermal
Engineering, 22, 1105-1115.
- Sue, D.C., Chuang, C.C., 2004, Engineering Design and
Exergy Analyses for Combustion Gas Turbine Based
Power Generation System, Energy, 29, 1183-1205.
- Santo, D.B.E., Gallo, W.L.R., 2000, Predicting
Performance of a Gas Turbine Cogeneration System
with Inlet Air Cooling, Ecos2000 Proceedings,
Universiteit Twente, Nederland.
- Pilavachi, P.A., 2000, Power Generation with Gas
Turbine Systems and Combined Heat and Power,
Applied Thermal Engineering, 20, 1421-1429.
- Najjar, Y.S.H., 2001, Efficient Use of Energy by
Utilizing Gas Turbine Combined Systems, Applied
Thermal Engineering, 21, 407-438.
- Moran, J.M., and Tsatsaronis, G., 2000, The CRC
Handbook of Thermal Engineering, CRC Press LLC,
15-109.
- Mohapatra, A.K. and Sanjay, 2014, Thermodynamic
Assessment of Impact of Inlet Air Cooling Techniques
on Gas Turbine and Combined Cycle Performance,
Energy, 68, 191-203.
- Kim, T.S., Song, C.H., Ro, S.T., Kauh, S.K., 2000,
Influence of ambient condition on thermodynamic
performance of the humid air turbine cycle. Energy, 25,
313-324.
- Khaliq, A., Kaushik, S.C., 2004, Thermodynamic
Performance Evaluation of Combustion Gas Turbine
Cogeneration System With Reheat, Applied Thermal
Engineering, 24, 1785-1795.
- Kehlhofet, R., Bachmann, R., Nielsen, H., Warner, J.,
1999, Combined Cycle Gas Steam Turbine Power
Plants, Penwell P.C.
- Karaali, Rabi, and Öztürk, İlhan Tekin, 2015,
Thermoeconomic Analyses of Steam Injected Gas
Turbine Cogeneration Cycles, ACTA Physica Polonica
A 128, No:2B, B279-B281
- Karaali, R., and Ozturk, I.T., 2015, Thermoeconomic
Optimization of Gas Turbine Cogeneration Plants,
Energy, 80, 474-485.
- Karaali, R., 2010, Thermoeconomic Optimization of
Cogeneration Power Plants, PhD Thesis, Kocaeli
Univ., Turkey.
- Jaluria, Yogesh, 2008, Design and optimization of
thermal systems, CRC Press.
- Horlock, J.H., 1997, Cogeneration-combined Heat and
Power (CHP), CRİEGER Pub. Florida.
- Caresana, F., Pelagalli, L., Comodi, G., Renzi, M.,
2014, Microturbogas Cogeneration Systems for
Distributed Generation: Effects of Ambient
Temperature on Global Performance and Components’
Behavior, Applied Energy, 124, 17-27.
- Boyce, M.P., 2002, Handbook for Cogeneration and
Combined Cycle Power Plants, ASME Press New York.
- Bejan, A., Tsatsaronis, G., Moran, M., 1996, Thermal
Design and Optimization. Wiley Pub.
- Ashraf, M.B., 2001, Effects of Evaporative Inlet and
Aftercooling on The Recuperated Gas Turbine cycle,
Applied Thermal Engineering, 21, 1875-1890.
- ASHRAE, 2000 Cogeneration systems and engine and
turbine drives, ASHRAE Systems and Equipment
Handbook (SI), Chapter 7, New York.
- Amel, A.A., and Cadavid, F.J., 2002 Influence of the
Relative Humidity on The Air Cooling Thermal Load in
Gas Turbine Power Plant, Applied Thermal
Engineering, 22, 1529-1533.
- Al-Fahed, S.F., Alasfour, F.N., Abdulrahim, H.K.,
2009, The Effect of Elevated Inlet Air Temperature and
Relative Humidity on Cogeneration Systems,
International Journal of Energy Research 33, 1384-
1394.