مطالعه‌ی تاثیر تزریق آب در بالادست کمپرسور یک موتور میکروتوربین گازی بر عملکرد خارج از نقطه طراحی

یکی از معایب میکروتوربین‌‌ها که به عنوان واحد تولید همزمان برق و گرما مورد استفاده قرار می‌گیرند، ‏نسبت ثابت توان حرارتی به توان الکتریکی در هر نقطه ‏عملکردی است. روشی که اخیرا برای حل این مشکل مورد استفاده قرار ‏گرفته است و سبب متغیر شدن نسبت توان حرارتی به توان الکتریکی میکروتوربین در ‏هر دور می‌شود، تزریق ‏آب به میکروتوربین است. در این پژوهش، میکروتوربین توربک ‌تی100 مورد مطالعه قرار گرفته است. ‏در ابتدا عملکرد توربک تی 100 ‏شبیه‌‌سازی شده و با نتایج تجربی اعتبارسنجی شده است و سپس با ‏افزودن یک بازیاب گرمای مولد بخار‏ بعد از کمپرسور و تبدیل توربک تی 100 به ‏میکروتوربین ‏مرطوب، کد شبیه سازی میکروتوربین ارتقا یافته و عملکرد میکروتوربین مرطوب در شرایط خارج از طراحی، شبیه‌سازی شده است. ‏نتایج نشان می‌دهند که با ‏تزریق آب در هر دور توان و راندمان الکتریکی افزایش و توان و راندمان ‏حرارتی کاهش می‌یابند. بیشترین دبی بخار تزریقی به موتور در 67940.67  دور بر دقیقه،  ‏‏0.03769 کیلوگرم بر ثانیه است که ‏سبب افزایش 33 درصدی توان الکتریکی و کاهش62 درصدی توان حرارتی می‌شود. بنابراین با ‏تزریق مقادیر مختلف دبی ‏بخار در هر دور می‌توان نسبت توان الکتریکی به توان حرارتی متغیر را ایجاد ‏کرد. ‏‏

study the effect of water injection upstream of the ‎compressor of a gas microturbine engine on the off-design performance

one of the disadvantages of microturbines, which are used as combined heat and power units, ‎is the constant ‎ratio of thermal power to electrical power at each operating point. a method that has ‎recently been employed to ‎address this issue and enable a variable thermal-to-electrical power ratio ‎at any rotational speed is water injection ‎into the microturbine. in this study, the turbec t100 ‎microturbine has been investigated. initially, the ‎performance of the turbec t100 was simulated and ‎validated against experimental results. subsequently, by ‎adding a heat recovery steam generator after ‎the compressor and converting the turbec t100 into a wet ‎microturbine, the simulation code was ‎upgraded, and the off-design performance of the wet microturbine was ‎simulated. the results ‎indicate that, with water injection, the electrical power and efficiency increase at all ‎rotational speeds, ‎while the thermal power and efficiency decrease. the maximum steam injection rate into the ‎engine ‎at 67,940.67 rpm is 0.03769 kg/s, which leads to a 33% increase in electrical power and a 62% decrease ‎in ‎thermal power. therefore, by injecting different amounts of steam at each speed, it is possible to ‎achieve a ‎variable electrical-to-thermal power ratio.