پروپوزال خنک کاری هوای ورودی به توربین گازی با استفاده از چیلر جذبی و تحلیل اگزرژی و اقتصادی آن

 دانشگاه آزاد اسلامی
فرم پیشنهاد تحقیق
پایان‏نامه ی کارشناسی ارشد

عنوان تحقیق به فارسی:
خنک کاری هوای ورودی به توربین گازی با استفاده از چیلر جذبی و تحلیل اگزرژی و اقتصادی آن

مشخصات دانشجو:
شماره دانشجویی:

نام دانشجو:

نام خانوادگی دانشجو:

جنسیت:
زن ( مرد(
گروه عمده تحصیلی:
پزشکی( علوم انسانی( علوم پایه( فنی و مهندسی( کشاورزی و دامپروری( هنر(
رشته تحصیلی:

زمان ورود به مقطع جاری:
نیمسال اول( نیسمال دوم( سال تحصیلی 91- 1390
زمان اخذ واحد پایان نامه:
نیمسال اول( نیسمال دوم( سال تحصیلی 92- 1391
شماره تماس مستقیم:

اطلاعات مربوط به پایان‏نامه:

الف- عنوان تحقیق
1- عنوان به زبان فارسی:
خنک کاری هوای ورودی به توربین گازی با استفاده از چیلر جذبی و تحلیل اگزرژی و اقتصادی آن
2- عنوان به زبان انگلیسی/(آلمانی، فرانسه، عربی):
تذکر: صرفاً دانشجویان رشته‏های زبان آلمانی، فرانسه و عربی مجازند عنوان پایان‏نامه خود را به زبان مربوطه در این بخش درج نمایند و برای بقیه دانشجویان، عنوان بایستی به زبان انگلیسی ذکر شود.

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………..

ب – تعداد واحد پایان‏نامه: 6 واحد

ج- بیان مساله اساسی تحقیق به طور کلی (شامل تشریح مساله و معرفی آن، بیان جنبه‏های مجهول و مبهم، بیان متغیرهای مربوطه و منظور از تحقیق) :
مقدمه:
با توجه به اینکه سیکل اصلی توربین گاز راندمان بسیار کمی داردبنابراین از روش های متفاوتی برای اصلاح راندمان سیکل استفاده می شود.به طور کلی راندمان سیکل به متغیر هایی مانند نسبت فشار،بازده توربین،دمای ورودی به توربین، دمای ورودی به کمپرسور،بازده کمپرسور و مصرف ویژه سوخت بستگی دارد.با استفاده از روش هایی مانند گرم کن مجدد،خنک کاری میانی،تزریق بخار به محفظه احتراق،بازیاب حرارتی و یا سیکل ترکیبی می توان توان و راندمان توربین های گازی را افزایش داد.
اما روش های مذکور،نیاز به تغییرات اولیه در سیکل ساده توربین گاز دارند که این تغییرات توسط شرکت سازنده و در مراحل طراحی صورت می گیرد.لذا از این روش ها در مورد توربین های در حال بهره برداری نمی توان استفاده کرد.
همچنین با توجه به اینکه سیال عامل در توربین های گازی معمولاٌ هوا می باشد،لذا شرایط عملکرد سیکل توربین گاز وابستگی شدیدی به دمای هوای ورودی دارد. پس عوامل اصلی محدود کننده درجه حرارت و نسبت فشار می باشد.حساسیت به شرایط محیطی به خصوص دمای هوای ورودی به کمپرسور از معایب عمده نوربین های گازی می باشد.توان نامی توربین گازی در شرایط محیط استاندارد تعیین می شود که این شرایط عبارت است از دمای ċ 15 و رطوبت نسبی 60 درصد و ارتفاع سطح دریا می باشد.افزایش هر ċ1.8 دمای ورودی منجر به کاهش 3 تا 5 درصدی توان خروجی می گردد.همچنین افزایش هر 300متر ارتفاع از سطح دریا نیز منجر به کاهش 3تا 5 درصدی توان خروجی می گردد. از آن جاییکه کارایی توربین گازی به میزان بسیار زیادی تحت تاثیر دمای هوای ورودی کمپرسور می باشد چرا که تغییر این دما باعث تغییر چگالی هوا و در نتیجه تغییر دبی جرمی آن می شود در فصول گرم سال که دمای هوا افزایش می یابد تقاضا برای انرژی الکتریکی نیز افزایش می یابد و به طور معکوس ظرفیت توربین های گاز کاهش پیدا می کند که ممکن است این کاهش تا حدود 20درصد کمتر از توان خروجی آن در یک روز زمستانی باشد.بنابراین تنها راه موجود برای افزایش توان توربین های گازی در حال بهره برداری خنک کردن هوای ورودی به کمپرسور می باشد که در تحقیق نحوه خنک کاری و پارامترهای موثر برای افزایش توان توربین مورد بررسی قرار می گیرند.

د – اهمیت و ضرورت انجام تحقیق (شامل اختلاف نظرها و خلاءهای تحقیقاتی موجود، میزان نیاز به موضوع، فواید احتمالی نظری و عملی آن و همچنین مواد، روش و یا فرآیند تحقیقی احتمالاً جدیدی که در این تحقیق مورد استفاده قرار می‏گیرد:
از آنجاییکه یکی از مشکلاتی که در روزهای گرم تابستان برای واحدهای توربین گاز بوجود می آید،افت توان خروجی است با توجه به اینکه معمولاٌ در فصل تابستان نیاز شبکه به برق نیز نسبت به بقیه فصول بیشتر می شود رفع این مشکل می تواند کمک بزرگی در جهت رفع مشکل کمبود برق در شرایط پیک شبکه بنماید. نمودار زیر به وضوح نشان می دهد که افزایش توان خروجی و دبی هوا و کاهش نرخ اتلاف انرژی حرارتی با کاهش دمای ورودی کمپرسور میسر می باشد.

ه- مرور ادبیات و سوابق مربوطه (بیان مختصر پیشینه تحقیقات انجام شده در داخل و خارج کشور پیرامون موضوع تحقیق و نتایج آنها و مرور ادبیات و چارچوب نظری تحقیق):
تاکنون مقالات و پایان نامه هایی در خصوص روش های خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور و ارزیابی عملکرد آن ها نگاشته شده است. همچنین شرکت های مهندسی نیز خنک کاری هوای ورودی توربین گاز را به عنوان عاملی جهت افزایش راندمان و قدرت خروجی در فعالیتهای خود قرار داده اند.
در این بخش فعالیتهای انجام شده در زمینه سرمایش هوای ورودی به کمپرسور معرفی می گردد.
الف)شرکت Mee Industries Inc از سیستم پاشش آب در نیروگاه Las Vegas Cogeneration و بر توربین 40 مگاواتی استفاده کرده است که تونسته هوا را5درجه سانتیگراد خنک نماید.
ب)شرکت HTH Inc یک سیستم جذبی را در توربین گازی GE frame5،ایالت فیلادلفیا برای یک کارخانه دارو سازی نصب نموده و توانسته در ساعات پیک بار در توربین گازی25مگاواتی، 9مگاوات افزایش در قدرت خروجی ایجاد نماید.
ج)هوفورد یک سیکل تبرید جذبی دو مرحله ای لیتیوم-بروماید راکه با حرارت اگزوز توربین کار می کند برای سرد کردن هوای ورودی کمپرسور پشنهاد کرده است.سیستم مشابهی نیز توسط ال-کلای برای کشورهای خلیج فارس پیشنهاد شده است.این محققین ادعا کرده اند که استفاده از سیکل WHAR(Waste Heat Apsorbtion Refrigeration) هزینه کمتری بازاء هر کیلو وات اضافه تولید در مقایسه با سیستم های تبرید مکانیکی در بر داشته است.
د)همچنین سعید جعفری در مقاله بهینه سازی دو هدفه سیکل ترکیبی توربین گاز همراه با مبدل بازیاب و چیلر جذبی تاثیر مبدل بازیاب و خنک کاری هوای ورودی سیکل توربین گاز توسط سیکل تبرید جذبی را مورد بررسی قرار داده است.که نتایج این بررسی نشان می دهد که با افزایش قسمت های اضافی مبدل های بازیاب و چیلر جذبی هزینه کلی سالیانه افزایش، راندمان اگزرژی سیستم کاهش و راندمان حرارتی کل سیکل افزایش می یابد.
ه)همچنین اسماعیل رمضانی اقداش و جواد مهدوی مقاله ای در سال 2009 با عنوان "مطالعه و بررسی تولید همزمان در نیروگاه سیکل ترکیبی شریعتی مشهد"ارائه دادندکه در آن بخار تولیدی در بویلر وارد چیلر شده و هوای ورودی را خنک می کند.با این روش هوای ورودی را از 35درجه به 47/13 کاهش داده که در اینصورت توان خروجی 15 درصد افزایش می یابد.

و – جنبه جدید بودن و نوآوری در تحقیق:

اکسرژی ماکزیمم کار مفید تئوری قابل حصول از یک سیستم شبه تعادلی است که با محیط در فعل و انفعال است.تحلیل اکسرژی بیان کننده دیدگاه و بینشی مجزا از قانون اول ترمودینامیک است.به عنوان مثال از این دیدگاه انرژی انبساط گاز یا یک مایع در یک شیر بدون وجود انتقال حرارت (فرآیند اختناق)بدون هیچ افتی صورت می پذیرد در صورتیکه از دیدگاه اکسرژی این فرآیندها همراه با افت می باشد.در این پایان نامه تعریفی از اکسرژی ارائه می شودو سپس به بررسی اجزا و انواع آن پرداخته می شود.و در ادامه تحلیل اکسرژی سیکل جذبی مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد.

ز- اهداف مشخص تحقیق (شامل اهداف آرمانی، کلی، اهداف ویژه و کاربردی):
تعیین میزان ارتقاء عملکرد یک واحد گازی با استفاده از سیستم خنک کاری به وسیله چیلر جذبی،از آن جاییکه تنها راه موجود برای افزایش توان توربین های گازی در حال بهره برداری خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور می باشد.همان طور که می دانیم اکثر توربین های گازی در مناطق نفت خیز ایران نصب شده اند که در ماههای گرم سال و در پیک تقاضای انرژی الکتریکی راندمان آنها به شدت افت می کند،از اینرو ضرورت خنک سازی هوای ورودی نمایان می گردد.

ح – در صورت داشتن هدف کاربردی، نام بهره‏وران (سازمان‏ها، صنایع و یا گروه ذینفعان) ذکر شود (به عبارت دیگر محل اجرای مطالعه موردی):

ط- سوالات تحقیق:
1-با توجه به هزینه محصولات تولیدی جهت خنک کاری هوای ورودی با استفاده از چیلر جذبی این روش تا چه حد مورد استفاده خواهد بود؟
2-کاهش یا افزایش راندمان قانون اول و دوم ترمودینامیک به دلیل مصرف بخار تولیدی از بویلر جهت استفاده در چیلر تا چه حد امکان پذیر می باشد؟
3-با توجه به اینکه روشهای متفاوتی برای خنک کردن هوای ورودی به توربین وجود دارد،استفاده از چیلر جذبی چه مزایایی نسبت به سایر روش ها دارد؟

ی- فرضیه‏های تحقیق:
1-بازده حرارتی و توان ویژه سیکل توربین گاز را می توان با کاهش دمای هوای ورودی به کمپرسور به بیش از مقدار آن در حالت عادی توربین افزایش داد.
2-از نظر ترمودینامیکی استفاده از سیستم تبرید جذبی برای سرد کردن هوای ورودی امکان پذیر است.
3-چیلر جذبی تک مرحله ای لیتیوم برماید انتخاب می شود.
4-شرایط کاری سیستم تبرید جذبی بستگی به شرایط نسبت فشار و نسبت دمای سیکل داشته و بر این اساس انتخاب می شود.

ک- تعریف واژه‏ها و اصطلاحات فنی و تخصصی (به صورت مفهومی و عملیاتی):
توربین،چیلر جذبی،بویلر بازیاب،کمپرسور،سرمایش هوای ورودی
راندمان حراتی

5-روش شناسی تحقیق:
الف- شرح کامل روش تحقیق بر حسب هدف، نوع داده ها و نحوه اجراء (شامل مواد، تجهیزات و استانداردهای مورد استفاده در قالب مراحل اجرایی تحقیق به تفکیک):
تذکر: درخصوص تفکیک مراحل اجرایی تحقیق و توضیح آن، از به کار بردن عناوین کلی نظیر، "گردآوری اطلاعات اولیه"، "تهیه نمونه‏های آزمون"، "انجام آزمایش‏ها" و غیره خودداری شده و لازم است در هر مورد توضیحات کامل در رابطه با منابع و مراکز تهیه داده‏ها و ملزومات، نوع فعالیت، مواد، روش‏ها، استانداردها، تجهیزات و مشخصات هر یک ارائه گردد.

* سرد کردن هوای ورودی با تکنیکهای مختلفی امکان پذیر است.که از آنجمله سیکل تبرید تیخیری، تزریق بخار،تبرید جذبی و تبرید با تراکم بخار را می توان نام برد. پس از شناسایی این تکنیک ها، سیکل تبرید جذبی که با حرارت ضایعاتی اگزوز توربین قادر به کار می باشد بعنوان بهترین تکنیک برای توربین گاز انتخاب گردید.سیکل تبرید جذبی خود به دو دسته معروف سیکل تبرید جذبی لیتیوم بروماید(یک مرحله ای و چند مرحله ای)،و تبرید جذبی آمونیاکی تقسیم می شود و هر یک مزایای خاص خود را داراست.پس از انجام محاسبات و برسی اقتصادی سیکل تبرید لیتیوم بروماید به دلیل سهولت کار بیشتر،عدم نیاز به تاسیسات گسترده، خوردگی کمتر،عدم آلودگی محیط ،سرمایه اولیه کمتر،و مصرف برق ناچیز به عنوان سیستم بهینه مورد برسی انتخاب شده است.از بین سیستم های لیتیوم-بروماید یک مرحله ای جوابگوی نیاز بوده.گرمای مورد نیاز این سیکل تبرید مستقیماً توسط گازهای اگزوز توربین(بوسیله یک مبدل حرارتی)و یا توسط بخار تولیدی در یک بویلر تامین می گردد.

نمای شماتیک چرخه توربین گاز همراه با چرخه تبرید هوای ورودی

* تحلیل فنی واقتصادی روش ترکیب سیکل چیلر جذبی و توربین گاز

* تعیین ضریب عملکرد سیستم وتحلیل اگزرژی
* تحلیل علمی نتایج
* نتیجه گیری و جمع بندی.

ب- متغیرهای مورد بررسی در قالب یک مدل مفهومی و شرح چگونگی بررسی و اندازه گیری متغیرها:
دمای محیط،میزان سرمایش مورد نیاز،دبی جرمی عبوری از توربین

ج – شرح کامل روش (میدانی، کتابخانه‏ای) و ابزار (مشاهده و آزمون، پرسشنامه، مصاحبه، فیش‏برداری و غیره) گردآوری داده‏ها :
از روش میدانی و مطالعه موردی جهت جمع آوری اطلاعات استفاده می گردد.

د – جامعه آماری، روش نمونه‏گیری و حجم نمونه (در صورت وجود و امکان):

هـ – روش ها و ابزار تجزیه و تحلیل داده‏ها:
نتایج بدست آمده از این تحقیق با نتایج تجربی و پیش بینی شده مقایسه و بررسی می شود.

6- استفاده از امکانات آزمایشگاهی واحد:
آیا برای انجام تحقیقات نیاز به استفاده از امکانات آزمایشگاهی واحد علوم و تحقیقات می باشد؟ بلی خیر■
در صورت نیاز به امکانات آزمایشگاهی لازم است نوع آزمایشگاه، تجهیزات، مواد و وسایل مورد نیاز در این قسمت مشخص گردد.

نوع آزمایشگاه
تجهیزات مورد نیاز
مواد و وسایل
مقدار مورد نیاز

امضاء استاد راهنما: امضاء مدیرگروه تخصصی:

7- زمان بندی انجام تحقیق:

الف- تاریخ شروع:
ب- مدت زمان انجام تحقیق:6 ماه
ج- تاریخ اتمام:

تذکر: لازم است کلیه فعالیت‏ها و مراحل اجرایی تحقیق (شامل زمان ارائه گزارشات دوره‏ای) و مدت زمان مورد نیاز برای هر یک، به تفکیک پیش‏بینی و در جدول مربوطه درج گردیده و در هنگام انجام عملی تحقیق، حتی‏الامکان رعایت گردد.

پیش‏بینی زمان‏بندی فعالیت‏ها و مراحل اجرایی تحقیق و ارائه گزارش پیشرفت کار
ردیف
شرح فعالیت
زمان کل
(ماه)
زمان اجرا به ماه

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1

مطالعات کتابخانه ای
1


2

جمع آوری اطلاعات
1



3

تجزیه وتحلیل داده ها
1



4

نتیجه گیری و نگارش پایان نامه
2




5

تاریخ و دفاع نهایی
1



6

7

8

9

10

11

12

توجه: 1- زمان و نوع فعالیت های اجرایی پایان‏نامه، حتی‏الامکان باید با مندرجات جدول منطبق باشد.
2- حداقل زمان قابل قبول برای پیش‏بینی مراحل مطالعاتی و اجرایی پایان‏نامه کارشناسی ارشد 6 ماه و حداکثر 12 ماه می‏باشد.

مرجع بزرگ خرید و فروش فایل های قابل دانلود
دارای سیستم پیشرفته همکاری در فروش فایل
مشاوره در زمینه تدوین پروپوزال، پایان نامه، مقاله،…
www.FaraFile.ir

1

9