الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۰۸
کد مقاله
ELC108
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
ارزیابی ترمودینامیکی بویلر بازیافت گرمای تلف شده (WHRB) و عملکرد بهینه آن در نیروگاه های سیکل ترکیبی
نام انگلیسی
Thermodynamic Evaluation of WHRB for it’s Optimum performance in Combined Cycle Power Plants
تعداد صفحه به فارسی
۳۰
تعداد صفحه به انگلیسی
۹
کلمات کلیدی به فارسی
بویلر بازیاب گرمای تلف شده, سطوح تعمیم یافته, نقطه پینچ, (اختلاف دمای بین دود خروجی اواپراتور و دمای بخار اشباع), نقطه اپروچ, (اختلاف دمای ما بین دمای بخار اشباع و دمای آب ورودی به اواپراتور)
کلمات کلیدی به انگلیسی
Waste Heat Recovery Boiler, Extended Surfaces, Pinch Point, Approach Point
IOSR Journal of Engineering (IOSRJEN), Department of Mechanical Engineering, Harcourt Butler Techno logical Institute Kanpur (U.P.), India
کشور
هندوستان
ارزیابی ترمودینامیکی بویلر بازیافت گرمای تلف شده نیروگاه سیکل ترکیبی
ارزیابی ترمودینامیکی بویلر بازیافت گرمای تلف شده (WHRB) و عملکرد بهینه آن در نیروگاه های سیکل ترکیبی
چکیده
نیروگاه های سیکل ترکیبی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته و این گستردگی استفاده بواسطه ظرفیت بالای خروجی این نیروگاه ها و همچنین کارایی حرارتی در مبحث مصرف سوخت، در مقایسه با دیگر نیروگاه های حرارتی، می باشد. بنابراین، مطالعات مرتبط با بهینه سازی سیستم های مختلف در نیروگاه های سیکل ترکیبی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. بویلر بازیاب گرمای تلف شده (WHRB) به عنوان رابطی بین سیکل بالایی و سیکل پایینی مطرح بوده و یکی از مولفه های حیاتی در این زمینه می باشد. مطالعه کنونی به منظور تحلیل ترمودینامیکی بویلر بازیاب گرمای تلف شده با توجه به تغییر طراحی این سیستم از یک فین نوع پیچشی به یک فین نوع قطعه ای در نیروگاه سیکل ترکیبی گاز / بخار با ظرفیت ۶۶۳ مگاوات می باشد. نتایج حاصله برای نیروگاه سیکل ترکیبی با استفاده از فین نوع سگمنت WHRB با داده های نیروگاه های حقیقی سیکل ترکیبی که دارای فین نوع پیچشی در سیستم های WHRB می باشند مقایسه شده است. نتیجه گیری مشخص کننده آن است که این مطالعه برای طراحان نیروگاه های مهم و مفید می باشد.
کلمات کلیدی: بویلر بازیاب گرمای تلف شده، سطوح تعمیم یافته، نقطه پینچ (اختلاف دمای بین دود خروجی اواپراتور و دمای بخار اشباع)، نقطه اپروچ (اختلاف دمای ما بین دمای بخار اشباع و دمای آب ورودی به اواپراتور)
فهرست اصطلاحات
Q= نرخ انتقال حرارت، KW
U= ضریب کلی انتقال حرارت، W/m2k
rtotal = مجموع مقاومت موجود برای انتقال حرارت، m2K/W
rin = بخش داخلی یا مقاومت طرف لوله موجود، m2K/W
rout = بخش خارجی یا مقاومت طرف خروج گاز، m2K/W
hi = ضریب انتقال گرمای طرف آب/بخارداخلی، W/m2k
he = مقاومت بخش خارجی یا طرف لوله، W/m2k
Re = عدد رینولدز
Pr = عدد پرانتل
af = مساحت سطح فین موجود برحسب واحد طول، m2/m
Ao = مجموع مساحت بیرونی موجود برحسب واحد طول، m2/m
ao = مساحت سطح لوله بیرونی موجود برحسب واحد طول، m2/m
hiw = انتقال گرمای داخلی برای ضریب انتقال گرمای طرف فاز آب یا لوله، W/m2K
hiv = انتقال گرمای داخلی برای ضریب انتقال گرمای طرف فاز بخار یا لوله، W/m2K
= ویسکوزیته مطلق در دمای بالک، Ns/m
= ویسکوزیته مطلق در دمای جداره/ دیوار، Ns/m
Tb = دمای بالک بخار، K
TW = دمای دیوار بخار، K
m1= کسر جرمی مایع
mv =کسر جرمی بخار
Cp = ظرفیت حرارت سیال در دمای بالک، kJ/kg K
۱- مقدمه
نیروگاه های سیکل ترکیبی مشترکا از سیکل توبین گاز و سیکل بخار استفاده می نمایند تا آنکه قابلیت تولید برق به صورت موثرتر و کاراتر را داشته باشند. سیکل گاز دارای دمای بالایی می باشد که از آن برای تولید بخار در بویلر بازیاب گرمای تلف شده (WHRB) در سیکل بخار استفاده می شود. WHRB – از انرژی گاز خروجی توربین گاز استفاده نموده و اقدام به تولید بخار برای توربین بخار می نماید. این مورد یکی از مولفه های حیاتی نیروگاه های سیکل ترکیبی به شمار می آید. با توجه به حساسیت ویژه WHRB طراحی کارا و عملیات آن برای ارتقای کارایی کلی سیستم و خروجی نیرو کاملا حیاتی می باشد.
دما در ورودی و خروجی WHRB مشخص کننده مقدار انرژی بازیافت شده از بخار گاز خروجی، به هنگامی که تبادل حرارت بین گاز / آب رخ می دهد، می باشد. ضریب انتقال حرارت در طرف گاز کمتر از طرف آب می باشد. احتمالات زیادی جهت ارتقای ضریب انتقال پایین حرارت وجود دارد، که سبب افزایش مساحت سطح آشفتگی خواهد شد. B.V. Reddy و C.J.Butcher [15] آنالیز قانون دوم مبدل بخار بازیافت حرارتی برمبنای سیستم تولید برق را مورد بررسی قرار دادند. V. Ramprabhu و R.P.Roy [14] مدلی را برای نیروگاه های سیکل ترکیبی ایجاد نمودند. B.Mahmood و B.Rasool [۱۸] نیز اقدام به بهینه سازی یک مولد بخار بازیافت حرارتی لوله آتش جهت نیروگاه های سیکل ترکیبی از طریق الگوریتم ژننتیک نمودند. E.Martinez [20] نیز اقدام به انجام تحلیل های تطبیقی انتقال حرارت و افت فشار در یک لوله فین دار سگمنت مارپیچی در مبدل حرارتی نمود.
در مطالعه جاری مقایسه ای برای انواع مختلف سطوح تعمیم یافته در WHRB انجام شده است. مدل سازی ریاضی با جزئیات مربوطه و تحلیل های مرتبط برای فین سگمنت در WHRB با توجه به اجزای فرعی آن انجام شده است. فرایند بهینه سازی برمبنای حداکثر بازیابی حرارتی و حداقل افت فشار برای جریان حرارت مشخص شده حاصل آمده است.
ارزیابی ترمودینامیکی بویلر بازیافت گرمای تلف شده نیروگاه سیکل ترکیبی
۲- مدل سازی ترمودینامیک
در یک WHRB میزان انتقال حرارت بین لوله و آب دارای چگالی بالا در داخل لوله بسیار بیشتر از نرخ انتقال حرارت بین لوله و گاز خروجی دارای چگالی پایین که به سمت خارج در جریان است می باشد. سرعت بیرونی به عنوان یک نرخ کنترل کننده به شمار آمده و مسئول نرخ کلی انتقال حرارت است. بنابراین به منظور افزایش نرخ تبادل حرارت در لوله های WHRB مساحت سطح بر روی بخش بیرونی از طریق اضافه نمودن فین یا «فین گذاری» تعمیم و گسترش یافته است. این سطوح تعمیمی در هیترهای بزرگ، اواپراتورها و گرمکن های مقدماتی یا اکونومایزرها استفاده می شود که خود سبب می گردد تا طراحی WHRB کاملا به صورت فشرده و متراکم عملی گردد. استفاده از فین ها سبب افزایش دیوار لوله و دمای نقطه فین و شار حرارتی داخل لوله ها می شود. به هنگامی که ضریب طرف لوله پایین باشد، افت دما در امتداد لایه طرف لوله بالا خواهد بود، که خود منجر به دمای بالای دیواره لوله و بخش فوقانی فین می شود.
طراحی سیستم های بازیافت حرارتی فشرده و متراکم نیازمند دانش انتقال حرارت می باشد. ارتباطات تجربی دستورالعمل Escoa [19] جهت تحلیل WHRB به کار گرفته می شود. لوله های فین دار سگمنت جهت حصول بازیافت های حرارتی فشرده به کار گرفته می شوند. WHRB به صورت ریاضی مدلسازی شده و ارائه می شود. جزئیات ورودی WHRB موجود از شرکت ملی نیروی حرارتی (NTPC) مشخص شده است [جدول ۱].
WHRB به طور ابتدایی یک مبدل حرارتی بازیافت انرژی می باشد که سبب بازیافت حرارت از گاز گرم در حال خروج از توربین گاز شده و بخاری را ایجاد می کند که می توان آن را جهت چرخاندن توربین بخار استفاده نمود.
۲-۱٫ تراز انرژی در امتداد WHRB
۲-۲٫ لایه داخلی (طرف لوله) ضریب انتقال حرارت
۲-۳٫ لایه بیرونی (طرف گاز) ضریب انتقال حرارت
۲-۳٫ افت فشار
ارزیابی ترمودینامیکی بویلر بازیافت گرمای تلف شده نیروگاه سیکل ترکیبی
۳- مباحث و نتایج
مدلسازی ترمودینامیک جهت حصول پارامترهای مختلف WHRB به کار گرفته شده است. پارامترهای ورودی که برای این مطالعه مدنظر هستند در جدول ۱ همراه با مقادیر پارامتر بهینه شده نشان داده شده اند.
تاثیر گوناگونی نقطه پینچ: نقطه پینچ به عنوان تفاوت بین دمای خروجی بخار اواپراتور و دمای گاز خروجی در WHRB به شمار می آید. نقطه پینچ می بایست تاحد ممکن پایین باشد، در غیر اینصورت ممکن است به طور شدیدی بر روی انتقال گرما تاثیر گذار باشد و همچنین بر مساحت سطح نیز تاثیر خواهد گذاشت. از نظر ترمودینامیک بهتر است تا دما تا حد ممکن حتی تا میزان صفر کاهش داشته باشد. شکل ۳ مشخص کننده افزایش نقطه پینچ و کاهش میزان تولید بخار می باشد. نقطه پینچ بالاتر منجر به افزایش دمای گازی می شود که در حال ورود به سوپرهیتر یا گرمکن قوی و اواپراتور می باشد و در نهایت سبب کاهش میزان تولید بخار خواهد شد.
ارزیابی ترمودینامیکی بویلر بازیافت گرمای تلف شده نیروگاه سیکل ترکیبی
۴- نتیجه گیری
نتیجه گیری های ذیل از آنالیز انجام شده برای طراحی بهینه WHRB در زمینه نیروگاه های سیکل ترکیبی بدست آمده است.
داشتن یک نقطه پینچ پایین تر برای به حداکثر رسانی میزان تولید بخار و بهره گیری مناسب و کارا از انرِژی گاز خروجی مطلوب است.
فین های سگمنت ارائه دهنده راهکارهای بازیافت حرارتی متراکمی هستند که علت آن آشفتگی بالای گاز و ارتقای سطح تماس می باشد.
تفکیک یا سگمنت سازی فین سبب ارتقای نفوذ گاز می شود، که خود موجب ارتقای سرعت جریان گردیده، پدیده ای که نهایتا موجب انتقال بالاتر حرارت خواهد شد.
با این حال افت فشار در طرف گاز به واسطه افزایش قطر لوله افزایش یافته که خود ممکن است موجب بروز مشکلات عملیاتی شود. در نیروگاه های موجود که دارای فین های توپر با قطر خاصی می باشند افت فشار در مقایسه با فین های دندانه دار بیشتر است. در موارد حقیقتی افت فشار به میزان ۵/۲ برابر بیشتر از قطر لوله خواهد بود.
چگالی های بالاتر فین برای هر سطح هیچگونه تفاوتی را در تحلیل انتقال حرارت بوجود نمی آورد چرا که این مورد به عنوان یک طرح فین توپر عمل می نماید.
افزایش در بلندی فین به میزان سه واحد سبب کاهش انتقال حرارت به میزان ۲۰درصد در محدوده حداکثری آن خواهد شد.
در یک قطر مشخص لوله افت فشار به حداقل رسیده و ارائه دهنده بهترین بازیافت حرارتی تحت کلیه شرایط طراحی می باشد. در مورد جاری چنین موردی در ۸/۵۱ میلیمتری حاصل می شود.
باتوجه به آنکه سیستم WHRB به طور گسترده ای در نیروگاه های به کار گرفته می شود، عملیات پتروشیمی و پالایش به عنوان فرایندهای تولید بخار، نیاز برای استفاده از لوله فین دار، با توجه به آنکه این مورد دارای حجم بالای به نسبت سطح و ضرایب انتقال حرارت بالایی می باشد، ضروری خواهد بود.
ارزیابی ترمودینامیکی بویلر بازیافت گرمای تلف شده نیروگاه سیکل ترکیبی
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
