Gaz Türbin Performans Analizi

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Gaz Türbin Performans Analizi"

Emine Armağan
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Gaz ürbin Performans Analizi Sai Aksoy ar 0

2 ermodinamik Öze

3 GİRİŞ KÜLENİN KORUU ENERJİNİN KORUU BRAYON ÇERİİ BİRLEŞEN ERİİ SIKIŞIRILABİLİR AKIŞ BAĞINILARI AKIŞ PARAERİSİ ÖRNEK PROBLE 3

4 KÜLENİN KORUU Dengeli hal koşullarında, Sisem giren akışkan külesi Sisemden çıkan akışkan külesi m y m g Hava Alığı Komresör Yanma Odası ürbin Ekzoz Lülesi m g m m m m m g ( giriş) g ( komresör ) g ( yanma) g ( ürbin) g ( Ekzoz lülesi ) g ( çııkı ) m No: m g m h m s m y m g m gaz m h m kuru hava m m s y m m H O yakıa 4

5 ENERJİ KORUU Siseme giren Enerji Sisemden çıkan Enerji ( m ) ( ) g hürb mg hkom ( m h ) ( m h ) g ürb g kom aksesuar güçler Basileşmelerle h ürb h kom

6 İDEAL BRAYON ÇERİİ Noka ---> 3 İzenroik sıkışırma Noka 3 ---> 4 Sabi basınça ısı ilavesi h 3 4 Psabi Noka 4 ---> Çevre İzenroik genişleme çevre Psabi Kabuller: İdeal sıkışırma rosesi Isı ilave sürecinde basınç kaybı yok İdeal genişleme rosesi s 6

7 BRAYON ÇERİİ 4.0 Enerji koruma ilkesi: h kom h ürb h ürb h h kom P çevre. s

8 KOPRESÖR ERİİ η k İdeal Güç alei Gerçek Güç alei P3 η k g g h h h P. h ηk h Enali deki arış sıcakaki değişmeye eşilersek: hc Özgül ısı kaasiesini sabi kabul edersek: ηk. s 8

9 9 KOPRESÖR ERİİ h s P3 P k k P P P P η η

10 0 ÜRBİN ERİİ h s P4 P4. η η P P h h

11 RELAİF BASINÇ İdeal gaz enali YALNIZ sıcaklık ve kimyasal bileşiminin (yakı-hava ve su-hava oranları) fonksiyonudur. Enali abloları herhangi bir enaliyi referans alarak inşa edilebilir (referans sıcaklık ve kimyasal bileşimde), GASAB (). GASAB, Gaz ablosu, web sayfasındaki URBOJE ve URBOPROP asarım nokası çevrim analizi rogramının içerisine eklenmiş ve analizde kullanılmakadır. Sabi enroi de, s, iki enali (sıcaklık) arasındaki fark relaif basınç oranınla anımlanabilir. Herhangi izenroik basınç oranı iki relaif basıncın oranı olarak düşünülebilir. Bundan dolayı, enalinin izenroik olarak değişmesi izenroik basınç oranı ve roses sonu noadaki enali kullanılarak hesalanabilir. Kaynak: ) Keenan and Kaye, Gas ables, John Wiley & Sons, Inc.

12 RELAİF BASINÇ P rel basınç oranıdır ve P/P o eşiir. Bu oranda P o referans sıcaklıkaki, o, basınç olu P ise sabi enroi de herhangi bir basınçır. P o yalnız olarak bir mana ifade emez. Aşağıdaki denklemde anımı yaar (Imerial sisemde): J c R ln o ln P P sabi enroi GASAB da o 0 o C (3 o F)

13 ERİLERİN RELAİF BASINÇ İLE ANII giriş veri, h giriş ve P rel,giriş GASAB dan bulunur. çıkış bilinirse, h çıkış GASAB dan bulunur. h gerçek h çıkış h giriş İzenroik özellikler çerçevesinde sabi enroide, (P çıkış / P giriş ) (P rel,çıkış /P rel,giriş ) Bilinen P rel,çıkış, h çıkış GASAB dan bulunur. h ideal h çıkış h giriş η k h ideal / h gerçek ve η h gerçek / h ideal 3

14 AKIŞ PARAERİSİ m AP g R c ( ) 4

15 YANA Yakı/hava Oranı, Yanma verimi ve Özgül yakı sarfiyaı İdeal gaz ürbini erformansı özgül yakı sarfiyaı arameresi ile ifade edilir. Bu anım için N yakı/hava (f/a: fuel/air) oranının hesalanması gereklidir. İlk adım komresör çıkış sıcaklığındaki havayı ürbin giriş sıcaklığına çıkarmak için gerekli olanın f sıcaklıkaki kg yakıın Bulunmasıdır. Çevre ile iş alış-veriş olmayan adyabaik rosese enerji denklemi: m h h f h ( i i4 ) ( a3 f ) 0 Eğer o C referans sıcaklıka enali reaksiyonu kullanırsak () : ( f ) c ( 98) f H c ( 98 ) f c ( 98 ) 0 g 4 yakıa a 3 f f Enerji denklemin çözümü uzun ve karışık olması sebebi ile, çevrim analizlerine genellikle denklemin grafik çözümü () kullanılmakadır. Grafik çözüm yönemi URBOJE ve URBOPPOP Çevrim analizi yazılımda da kullanılmışır. Kaynaklar: () Rogers, G. F. C. ve ayhew, Y. R. Engineering hermodynamics Work and Hea ransfer. Longman, 980 () Fielding, D. e OPPS, J. E. C. hermodynamic Daa for he Calculaion of Gas urbine Performance. H..S:O, A.R.C., R. &. No. 3099, 99

16 YAKINSAK EKZOZ LÜLESİ Ekzoz lülesi gaz çıkış hızını ayin eder. Ardyanma moorların dışında lüle çıkış alanı (orifice) urboje moorunun iik boyulardan biridir. Çıkış alanındaki değişiklik moorun erformans ve gaz sıcaklığında değişiklikler sebe olacağında hiçbir zaman değişirilmemelidir. Genellikle gaz hızı ach.0 civarında uulur (akım boğulması Choked). URBOJE yazılımı Ekzoz lülesi çıkış alanı akım boğulması durumunda hesalamakadır. 6

17 olam Nieliklerin ach sayısı ile anımı ρ ρ R c c c () () (3) (4) () Denklemler ( ) olam (durma nokası) nielikleri saik akış nielikleri arasındaki bağlanıyı anımı olarak düşünülebilir. Bu denklem lieraürde izenroik bağınılar olarak geçmekedir. Bu anımanın yanılıcı olduğu düşüncesindeyim, izenroik kelimesini kullanılması izenroik rosesin olduğu düşüncesini verebilir. Bundan dolayı olam-saik nielikler İfadesi seçimim olmuşur.

18 olam Nieliklerin ach sayısı ile anımı Sürünmesiz (basınç kaybı olmayan) ekzoz lülesinde akışkan hızının iik olduğu konuma odaklanabiliriz. Ekzoz lülesini işlevi izenroikli akım boğulmasını gerçekleşirmekir. Akış hızı boğulma nokasında () iik hız olarak adlandırılır,. Bu adlandırmayı Kullanmamın sebebi, bir çok aeroermodinamik ders kiabi halini iik hal olarak anımlar. Denklem- de sayısını için değerini verirsek. R R (.0) R R (6) () (8) (9) 8

19 9 olam nieliklerin iik ach sayısı ile anımı ( ) λ R R R c λ veya Lüle çıkışında (hroa) olduğu kabullenirsek Yukarıdaki oranıda: lüle giriş olam basıncı Eğer ç Lüle çıkışında akım boğulmuşur. (0) () () (3) (4) () (6) () (8) YAKINSAK EKZOZ LÜLESİ

20 0 YAKINSAK EKZOZ LÜLESİ Lüle izoroik verimin anımı ç c s 0 0 s ç ç izenroik akış c 0 0 ç R ( ) η η η η η ç ç Boğulmamış ve boğulmuş akış hallerinde ekzoz lülesi kayıları

21 EK ŞAF URBOJE ÇERİ ANALİZ PROGRAI

22 URBOJE OORU İSASYON NUARALASI

23 ÖRNEK PROBLE ek şaf urboje moorunu ürbin ve ekzoz lülesi alanının hesabı asarım nokasının anımı: Uçuş aramereleri: İrifa mere ach sayısı 0.8 oor Özellikleri: m,3 kg/sn Komresör: Basınç oranı. erim%8 Yanma Odası: erim:%00 Basınç Kaybı ( /P) 0 ürbin erim%89 Giriş Sıcaklığı 9 o K Ekzoz Lülesi erim%00 Çıkış hız kasayısı.0 Şaf mekanik verimi %00 URBOJE - DESIGN POIN CALCULAION (ersion ) UNI INPU UNI SYSE Imerial eric 0 FLIGH CONDIION Aliude 3,000 f m 0,668 ach number ENGINE PARAEERS Air Flow 49. lb/sec kg/sec.3 COPRESSOR Adiabaic Efficiency 8.00 % % 8.00 Pressure raio COBUSOR Efficiency 00.0 % % 00.0 Pressure Dro 0.00 % % 0.00 URBINE Efficiency 89 % % 89.0 Inle emeraure 4,6 o R deg-k 9 ane Cooling Air Hea-u 0.0 o R deg-k 0.0 Parasiis High Sool Work 0.0 h kw 0.0 Firs Nozzle Pressure Los 0.0 % % 0.0 Overall Pressure Los 0.0 % % 0.0 Roor(s) Cooling Air Hea-u 0.0 o R deg-k 0.0 Power for accessories 0.0 h kw 0.0 EXHAUS NOZZLE Efficiency 00.0 % % 00.0 Discharge Coefficien echanical Efficiencies Roor 00.0 % % 00.0 IF INPU UNI IPERIAL, ENER > ERIC, ENER > 0 Girdiler 3

Benzer belgeler

Gaz Türbinli Uçak Motorları

UCK 421 - Tepki ile Tahrik 2. Hafta Gaz Türbinli Uçak Motorları İtki Denklemi Gaz Türbinli Motor Bileşenleri Alıklar Sesaltı Sesüstü Kompresörler Merkezcil Eksenel Yanma Odası Türbinler Impuls Reaksiyon