Bir birleşik ısı-güç santralinde ısıl sistemlerin sonlu zaman termodinamiği analizi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, elektrik ve ısı enerjisini aynı anda üreten bir birleşik ısı- güç santralinde, ısıl sistemlerin performansını sonlu zaman termodinamiği yöntemi ile analiz etmektir. Çalışmada, birleşik ısı-güç sistemlerinde kullanılan birleşik gaz-buhar çevrimi incelenmiştir. Yöntem olarak, sonlu zaman termodinamiği veya entropi üretimi minimizasyonu açısından, tersinmez kapalı Brayton çevriminin güç yoğunluğu ve içten tersinir Rankine çevriminin maksimum gücünün termodinamik performans analizi yapılmıştır. Brayton çevriminde maksimum güç yoğunluğu ve maksimum güç kriteri kullanılarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Brayton çevriminde yapılan analizde, elde edilen sonuçlar ile gerçek gaz türbinlerinden alman değerler karşılaştırılmıştır. Rankine çevriminde yapılan analizde ise çevrimin maksimum gücü için elde edilen değerler gerçek santrallerden elde edilen değerlerle karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, yapılan analizlerde çevrimlerin performansına etki eden parametreler ayrı ayn incelenmiş ve sonuçların gerçek santraller ve gaz türbinlerinden elde edilen değerlerle uyum içinde olduğu gözlenmiştir.

The aim of this study is to analyse performances of thermal systems in a combined power plant, which is producing electricity and heat simultaneously, by using finite time thermodynamics method. In the study, combined gas-steam cycle used in combined heat and power systems is investigated. Thermodynamic performances of an irreversible closed Brayton cycle at maximum power density and maximum power output of an endoreversible Rankine cycles are analyzed in the viewpoint of finite time thermodynamics or entropy generation minimization method. The obtained results of maximum power output criterion are compared with those results obtained at maximum power density in the analysis of Brayton cycle. The results are compared with the data from real gas turbines. On the other hand, results obtained from maximum power output and observed data from actual power plants are compared in the analysis of Rankine cycle. Consequently, design parameters affecting the thermodynamic performances of cycles are investigated separately and it has seen that results obtained from the analyses are in good agreement with data from actual power plants and real gas turbines.