تحلیل انرژی و اگزرژی یک موتور توربوپراپ در شرایط کاری مختلف

تحلیل اگزرژی، ابزاری برای تعیین سهم فرایندهای دخیل در انتقال قابلیت کاردهی ورودی به سیستم و مکانی است که در آن، افت انرژی مفید در یک سیستم یا فرایند رخ می دهد. در این پژوهش، تحلیل اگزرژیک عملکرد موتور توربوپراپ (turboprop) در شرایط کاری مختلف مدنظر است. برای این منظور، یک موتور توربوپراپ بر اساس روش صفربعدی با استفاده از نرم افزار گزترب (gasturb) مدل سازی شده و عملکرد آن ابتدا در نقطۀ طرح و سپس در چندین نقطه خارج از طرح، برای شرایط کاری مختلف ارتفاع و ماخ پروازی مشخص گردیده است. سپس پایه های مفهومی لازم برای تحلیل اگزرژی سیستم، با تعریف عبارات اگزرژی و ایجاد معادلۀ تعادلی مربوط بنا نهاده شده و روابط مربوط به بازده قانون دوم بر اساس تعاریف مربوط به عایدی و مصرفی در هر جزء ارائه گردیده است. در مرحلۀ بعد، با استفاده از داده های ترمودینامیکی به دست آمده از نرم افزار برای مقاطع مشخصۀ سیستم، اگزرژی اجزای مختلف موتور آنالیز شده است. از نتایج تحلیل اگزرژی سهم هر جزء موتور در تخریب اگزرژی می توان دریافت که فرایند احتراق عامل غالب در بازگشت ناپذیری سیستم است.

Energy and Exergy Analysis of a Turboprop Engine at Different Working Condition

Exergy analysis is a method of evaluation the proportion of each process on the transmission of system availability and also determination of ways through which the useful energy is lost. In this research, a turboprop engine is simulated by using GASTURB 10 commercial software which has developed based on zerodimensional approach. The performance of turboprop engine is calculated at the design point and some offdesign points, and afterwards thermodynamic properties of engine components at different flight altitudes and Mach numbers are calculated. Then, the necessary conceptual basis for exergy analysis, through the definition of exergy terms and using related exergy equilibrium equations, is introduced. At the end, thermodynamic data obtained from GASTURB software are used to exergy analysis of engine components. Results show that combustion process has the dominant portion of the system irreversibility.