BİR GAZ TÜRBİNİ ÇEVRİMİNİN TERMODİNAMİK ANALİZİ

Abstract

Kullanılabilir enerji kaynaklarının hızla azaldığı günümüzde yeni enerji kaynakları bulununcaya dek mevcut kaynakların en verimli şekilde kullanılması gerekmektedir. Bu nedenle mühendislik sistemlerinin verimleri konusunda yapılan araştırmalar da oldukça büyük bir öneme sahiptir. Bu çalışma İstanbul’da bulunan bir doğalgazlı gaz türbininin, termodinamiğin birinci ve ikinci yasaları kullanılarak analiz edilmesini içermektedir. Çalışma neticesinde gaz türbininin optimum çalışma koşulları belirlenmiş ve verimi artırmak için yapılması gerekenler hakkında bilgiler verilmiştir. Yapılan bu çalışmada, 270 K-303 K aralığındaki kompresör havası giriş sıcaklıklarında, kompresör basınç oranı 10:1 iken türbin işinin ortalama %81,10’inin, 15:1 iken ortalama %78’inin, 20:1 iken ortalama %76,2’sının ve 25:1 iken ortalama %75,7’inin kompresörü çalıştırmak için kullanıldığı belirlenmiştir. Çalışma yaptığımız gaz türbinin ısıl verim değerlerine baktığımızda, en yüksek değer %41 ile kompresör basınç oranı 25:1 ve kompresör giriş sıcaklığı 270 K’de gerçekleşirken, en düşük ısıl verim ise %18,9 ile kompresör basınç oranı 10:1 ve kompresör giriş sıcaklığı 303 K de gerçekleşmiştir. Kompresör giriş sıcaklığındaki 33oC’lik artış kompresör basınç oranı 10:1 iken ısıl verimin %6 oranında, kompresör basınç oranı 25:1 iken %4,8 oranında azalmasına yol açmaktadır. Kompresör giriş hava sıcaklığındaki artış tüm kompresör basınç oranlarında ısıl verimi düşürmektedir. Fakat kompresör giriş hava sıcaklığındaki artışın ısıl verimi azaltma etkisi, kompresör basınç oranı yükseldikçe azalmaktadır.

Nowadays the available energy sources are rapidly decreasing, so it is necessary to use the available resources most efficiently until new energy sources are found. For this reason, researches on the efficiency of engineering systems have a great importance. This study involves analyzing of a natural gas turbine system located in Istanbul by using the first and second laws of thermodynamics. As a result of the study, the optimal operating conditions of the gas turbine were determined and some information was given on what needs to be done to increase the efficiency. It was determined that an average of 81.1% of the energy produced in the gas turbine was consumed in the compressor while the compressor compression ratio was 10:1; also an average of 78% while the compressor compression ratio was 15:1, an average of 76.2% while the compressor compression ratio was 20:1 and an average of 75.7% while the compressor compression ratio was 25:1 at compressor air inlet temperatures between 270 and 303 K. A 33oC increase in compressor inlet temperature leads to a 6% reduction in thermal efficiency when the compressor pressure ratio is 10: 1, and leads to a 4.8% reduction when the compressor pressure ratio is 25: 1. The increase in the compressor inlet air temperature reduces the thermal efficiency at all compressor pressure ratios. However, the effect of reducing the thermal efficiency of the increase in compressor inlet air temperature is reduced as the compressor pressure ratio increases.