تحلیل ترمودینامیکی یک توربین کوچک گازی-خورشیدی 30 کیلوواتی بر اساس شرایط تابش در استان قم

در این مقاله، یک توربین گازی کوچک 30 کیلوواتی که با یک متمرکز کننده سهموی خورشیدی ترکیب شده است در سه شرایط تابش مختلف در استان قم به صورت ترمودینامیکی تحلیل شده است. در سیستم فوق از یک بازیاب حرارت نیز به منظور افزایش کارایی چرخه استفاده گردیده است. برنامه مربوط به مدل‌سازی ترمودینامیکی در محیط نرم‌افزار حلگر معادلات مهندسی نوشته شده است. اثر پارامترهای تاثیرگذار مانند دمای محیط، نسبت فشار کمپرسور، دمای گاز ورودی به توربین، شدت تابش خورشید، مساحت دریافت کننده و وجود بازیاب حرارتی بر عملکرد سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش نسبت فشار کمپرسور، بازده الکتریکی و مکانیکی سیستم ابتدا افزایش و سپس کاهش می‌یابد و برای اینکه راندمان کلی سیستم مقدار حداکثر خود را داشته باشد، لازم است نسبت فشار کمپرسور در محدوده 3 الی 4 باشد. همچنین، توربین گازیخورشیدی در ماه مرداد مصرف ویژه سوخت را تا حدود 58 درصد نسبت به توربین گازی کوچک ساده کاهش و همزمان راندمان الکتریکی و مکانیکی سیستم را حدود 20 درصد افزایش می‌دهد. علاوه بر این با افزایش مساحت دریافت کننده به ازای هر 20 متر مربع، مصرف ویژه سوخت 38 درصد کاهش می‌یابد.

Thermodynamic analysis of a 30 kW gas-solar hybrid microturbine system based on radiation conditions in Qom province

In this paper, the thermodynamic analysis of a 30 kW gas microturbine combined with a solar parabolic concentrator has been performed under three different radiation conditions in Qom province. In the above system, a heat recovery, recuperator, is also used to increase the efficiency of the cycle. The programming is written in EES software. The effect of influential parameters such as ambient temperature, compressor pressure ratio, inlet gas temperature to the turbine, solar radiation intensity, receiver area and the presence of recuperator on the system performance have been investigated. The results show that with increasing the compressor pressure ratio, the electrical and mechanical efficiency of the system first increases and then decreases so that the overall efficiency of the system has its maximum value in the compressor pressure ratio in the range of 3 to 4. Also, the gassolar turbine in August reduces the specific fuel consumption by about 58% compared to simple gas microturbines and at the same time increases the electrical and mechanical efficiency of the system by about 20%. In addition, by increasing the area of the receiver per 20 m2, the specific fuel consumption is reduced by about 38%.