آنالیز قانون اول و دوم یک سیکل ساده توربین گازی با سوختهای مختلف

آگاهی از این واقعیت که منابع انرژی دنیا محدود می باشند، بسیاری کشورها را به تجدیدنظر در سیاست های انرژی خود سوق داده و آنها را وادار نموده است تا تدبیری بکار بندند و میزان تلفات را کاهش دهند. در حال حاضر بیش ترین سهم در تولید برق کشورمان ایران، به نیروگاههای حرارتی تعلق دارد. هم اکنون در مجموع 478 واحد نیروگاهی از نوع حرارتی در سراسر ایران در مدار بهره برداری است که از این تعداد 117 واحد حرارتی به صورت سیکل ساده گازی مورد بهره برداری قرار می گیرند. در این پژوهش به بررسی ترمودینامیکی یک سیکل ساده توربین گازی با انواع مختلف سوخت پرداخته می شود. برای این امر، فرآیند در هر یک از حجم کنترلها را بصورت steady state-steady flow در نظر می گیریم و قانون اول و دوم ترمودینامیک را برای هر تجهیز می نویسیم. مشاهده می گردد با افزایش جرم مولکولی سوخت ارزش حرارتی سوخت کاهش می بابد مقدار ارزش حرارتی از 50،144 کیلوژول بر کیلوگرم برای متان خالص به 48،387 کیلوژول به ازای کیلوگرم برای سوخت با 60% حجمی متان، 27% حمجی اتان و 13% حجمی پروپان می رسد. در نقطه مقابل با افزایش جرم مولکولی سوخت، اگزرژی آن افزایش می یابد و میزان پتاسیل شیمیائی سوخت افزایش پیدا می کند. به نحوی که اگزرژی سوخت از 831،756 کیلوژول بر کیلومول برای متان خالص به میزان 1،176،175 برای سوخت ترکیبی می رسد. متعاقبا با کاهش ارزش حرارتی سوخت راندمان سیکل نیز بطور غیرخطی کاهش می یابد و از 27/37 درصد به 27 درصد می رسد. بعلاوه با افزایش جرم مولکولی سوخت، میزان تخریب اگزرژی در کمپرسور ثابت می ماند به بیان دیگر تخریب اگزرژی در کمپرسور از تزکیب سوخت تاثیر نمی پذیرد. اما در نقطه مقابل، بررسی تخریب اگزرژی در محفظه احتراق نشان می دهد که افزایش جرم مولکولی سوخت منتهی به افزایش میزان تلفات اگزرژی در این تجهیز می شود. لازم به ذکر است که حدود 99% تلفات در سیکل توربین گازی ساده در محفظه احتراق به وقوع می پیوندد و این تجهیز عامل عمده افت قابلیت کاردهی در سیکل است و جهت بهبود عملکرد سیکل پیشنهاد می شود این تجهیز به عنوان اولین گزینه مدنظر قرار گیرد.. بررسی تلفات اگزرژی در توربین گازی هم نشان می دهد که با افزایش جرم مولکولی سوخت، تلفات اگزرژی نیز در این تجهیز به مقدار ناچیزی افزایش می یابد. البته این میزان افزایش بقدری ناچیز است که می توان از آن صرف نظر نمود .