اختيار المبادل الحراري الأمثل في الدورات المركبة للتوربينات الغازية المزدوجة

الملخص

الملخص

يدرس هذا البحث المبادل الحراري المثبت بين دورة الغاز العلوية ودورة الهواء السفلية في ضوء خصائص وأداء وتحسين جوانب تصميم دورة محطات توليد القوى. تم التحقيق في أداء دورة القوى المزدوجة مع المبادل الحراري في ظل ظروف تشغيل مختلفة لأنواع وترتيبات متعددة من هذه المبادلات الحرارية المتاحة. تم تقديم نماذج رياضية مختلفة بما في ذلك الشكل الهندسي والتشغيل والأداء والاقتصاد. تم العمل على العديد من الارتباطات العددية لتحويل البيانات المنشورة في الأدبيات إلى علاقات رياضية اقتصادية حرارية. تم إنشاء حزمة برامج كمبيوتر لتنفيذ عمليات التقييم والتصميم والتحسين. تم استخدام مبادلات حرارية، سطح ريش ذات ألواح مسطحة  2.0 مع موائع غير مختلطة لكل ترتيبات التدفق المتقاطع والمعاكس، في حين يتم توظيف توربينين غازيين من وستنق هاوس بقدرة 160 و 32.2 ميجاوات، ينقلان غازات العادم 435 كجم/ثانية و199 كجم/ثانية من الهواء، على التوالي.

تنظر الدراسة في الدورات البسيطة، الدورات مع مبرد داخلي بيني واحد، أو مع اثنين من المبردات الداخلية البينية. تم تحقيق نتائج تفصيلية لدراسة تأثير المعاملات المختلفة والتحسين. هناك علاقة خطية بين فعالية المبادل الحراري معاكس التدفق وكفاءة دورة قوى المحطة، بمعدل كل تحسن في الفعالية بمقدار 0.1 يعطي زيادة بنسبة 1.25٪ في الكفاءة. بالنسبة لمبادلات بأسطح ريش ذات ألواح مسطحة  2.0 مع ترتيب تدفق معاكس، عند الخط الأمثل، يتحسن صافي التوفير إلى 30 و 54٪، لمحطات تحتوي على واحد واثنين من المبردات الداخلية البينية، على التوالي، استنادًا إلى الحالة البسيطة بتكلفة 2.7 مليون دولارًا أمريكيًا. هذا المبادل الحراري المعزز بمبردين داخليين في الدورة، من خلال أبعاد 1.77م × 5.03م × 10.06م، هو الأمثل، مع تحقيق أعلى وفرات في الطاقة والكفاءة والفعالية، مع توفير صاف للطاقة يبلغ 4.1 مليون دولارًا أمريكيًا بكتلة مقدارها 136 طن.