Revista Internacional de la termodinmica (IJoT) vol 17 (nO 1), pgs. 14-20, 2014 ISSN 1301-9724 / e-ISSN 2146-1511 doi: 10,5541 /ijot.480 www.ijoticat.com Publicado en internet: 01 Feb, 2014Anlisis termodinmico de una turbina de gas Planta modelada con un enfriador por evaporacin1S. O. Oyedepo y 2O. Kilanko1, 2 departamento de ingeniera mecnica, de la Alianza Universidad, Ota, Nigeria e-mail: DomingoResumenEn este documento, la mejora en el rendimiento de la turbina de gas de refrigeracin de las centrales del compresor de aire de admisin con un enfriador por evaporacin es estudiado. Este estudio investig el efecto del sistema de refrigeracin del aire de admisin en el desempeo de una turbina a gas planta de energa en Nigeria. o Los resultados muestran que para cada 5 C disminucin de temperatura del aire de admisin, potencia de salida neta aumenta alrededor de un 5-10% y aumenta la eficiencia trmica de 2-5 %. Est demostrado que la cantidad de este aumento es mayor cuando la relacin de presin es alta y temperatura de entrada de la turbina es baja. Los resultados de este estudio muestra que la adaptacin de la actual central de turbinas de gas con sistema de refrigeracin del aire de admisin da un mejor rendimiento del sistema y puede ser una oportunidad de inversin atractiva a la Nigeria el gobierno y los interlocutores de la planta.

Keywords: turbina de gas rendimiento; la humedad relativa, temperatura de bulbo seco, temperatura ambiente, temperatura de entrada de la turbina.

1. Introduccin la desventaja de ser menos eficaz y por lo tanto el costo por unidad Las turbinas de gas se utilizan ampliamente para la produccin de la electricidad generada es relativamente alta.electricidad, aviones y diversos industriales la eficiencia media de las centrales de turbinas de gas en aplicaciones como refineras y plantas petroqumicas [ 1]. Nigeria sector de la energa durante los tres ltimos decenios en aviones o unidades de propulsin de los vehculos, las turbinas de gas son estuvo en el rango 27-30% [ 5]. El bajo rendimiento de los elegidos debido a su gran potencia-peso y la potencia de las centrales de turbinas de gas estn vinculados a muchos factores, entre los que figuran:volumen. Adems, en determinadas condiciones de funcionamiento modo de funcionamiento, los pobres procedimientos de mantenimiento, la edad de la planta, la eficiencia del ciclo de las turbinas de gas es alto, en comparacin con el de las discrepancias en los datos de funcionamiento, alta temperatura ambiente los motores de pistn. En el campo de la generacin de energa, gas y humedad relativa.Estas sirven como evidencia de que en los perodos de mayor demanda de electricidad. Las turbinas de gas son rendimiento de la turbina de gas ideal es sensible al aire del ambiente para esta aplicacin ya que se pueden arrancar y parar temperatura. Como la temperatura del aire en el ambiente sube, menos aire rpidamente para que puedan ser puestos en servicio como sea necesario puede ser comprimido por el compresor desde la deglucin para satisfacer la demanda energtica mximos [ 4]. Sin embargo, debido a la capacidad del compresor y la turbina de gas, disponibilidad de gas natural a precios relativamente baratos de salida se reduce a una determinada temperatura de entrada de turbina. En comparacin con combustibles destilados, muchos pases en la adicin, el trabajo de compresin aumenta porque el mundo, por ejemplo, Nigeria, uso convencional grande GTs como carga de base volumen especfico del aire aumenta en proporcin a las unidades, mientras que los ms pequeos para satisfacer la falta de temperatura del aire de admisin [ 10]. En general, el gas, la electricidad se produce durante un suministro de emergencia o de la turbina est diseado para funcionar con un volumen de aire constante durante los picos de demanda. Estos sistemas, el flujo en el compresor. Cuando la temperatura del aire en el ambiente sobre todo los que operan en un ciclo simple abierto o se incrementa, su masa especfica se reduce, de modo que el flujo de masa .% turbinas han sido a menudo elegida en el pasado cuando inicio rpido anlisis termodinmico y trmica expuesta que apague en demanda es necesario. Esto es especialmente eficaz y especfico de salida disminuye con el aumento de la necesaria para compensar las cargas mximas sobre el da. En la humedad y la temperatura ambiente, como se muestra por Farzaneh, contraste, ciclos vapor que se utiliza para el carbn y el petrleo disparos o Rge y Deymi-Dashteba [ 6]. Aves y Grabe [ 7] tiene energa nuclear se carga de base de mquinas desde el inicio y estudiaron el efecto de la humedad sobre rendimiento de la turbina de gas se apaga ya enormemente debido al gran calor y formulado las correlaciones. [ 8] El-Hadik lleva a cabo una capacidad en el ciclo [ 2]. estudio paramtrico sobre los efectos de la temperatura ambiente, la turbina de gas ciclo tiene baja eficiencia trmica, presin, humedad y temperatura de entrada de la turbina de potencia por lo que es importante buscar una mejor turbina de gas y eficiencia trmica. l concluy que el ambiente ciclos [ 1]. Por lo tanto, mejorar el rendimiento de temperatura de los gases tiene el mayor efecto sobre la turbina de gas turbina fue exitosa a travs del aumento del rendimiento de entrada de la turbina, que aumenta con la temperatura de entrada de la turbina (TIT) y el compresor relacin de presin y de temperatura y presin. Las reducciones del poder y de los adelantos en tecnologa de refrigeracin y en la ciencia de los materiales causados eficiencia debido a un crecimiento 1 K temperatura se encontraron a alta temperatura de entrada de la turbina concebible [ 3]. en 0,6 % y 0,18 %, respectivamente. La labor de las turbinas de gas (GTs) se han utilizado para la electricidad Ibrahim et al. [ 9] tambin muestra que un incremento de 1 C en el rea de generacin en la mayora de los pases de todo el mundo. En el pasado, la temperatura de entrada de aire del compresor reduce el gas su uso se ha limitado en general a generar electricidad potencia de la turbina de 1 a14 / Vol 17 (nO 1) Corresponding Autor

de entrada la turbina est disminuido. En comparacin con el caso base (sin aire de entrada, a su vez, disminuira la potencia de salida de la turbina de gas de enfriamiento).Estrictamente hablando, la potencia de salida depende directamente de la tasa de flujo de masa de aire en el ciclo. Para cada grado 2. Materiales y Mtodos Celsius aumento de temperatura del aire, 0,5 a 0,9 % del 2.1 Recopilacin de Datos de potencia de salida de la turbina de gas es reducido ciclo [ 11]. Los datos de funcionamiento de una unidad de turbina de gas se recolectaron eficiencia y potencia de salida de una turbina de gas durante el calor del da hoja de registro control de la turbina por un perodo de cinco condiciones est a menos de potencia de salida en condiciones fras y los aos (2006-2010). El promedio diario de las variables del rendimiento de la eficiencia de la planta disminuye a medida que las fueron analizados estadsticamente y los valores promedios fueron calculados aumentos de temperatura, debido a la relacin inversa para el periodo de Enero a Diciembre, seguida de una entre densidad del aire y la temperatura. El enfriamiento del aire de admisin de promedio general. Un resumen de los parmetros de funcionamiento de la turbina de gas, disminuye la temperatura, con lo cual aumenta la del PB204 unidad utilizada para este estudio se presentan en la tabla densidad del aire, con lo que aumenta la tasa de flujo de masa. 1.El anlisis de la planta se divide en diferentes Muchos investigadores han estudiado diferentes volmenes de control de la refrigeracin y del rendimiento de la planta se mtodos para mejorar el rendimiento de las plantas de uso estimado componente de modelado. Misa y a las condiciones de alta temperatura ambiente [12, 13, 14]. las leyes de conservacin de la energa se aplica a cada componente Johnson [ 15] present un anlisis de la teora y el rendimiento de la planta se determin para el funcionamiento de los refrigeradores evaporativos de turbina de gas industrial sistema simple (sin enfriador por evaporacin) y de las instalaciones. Los clculos de los parmetros para predecir el sistema de refrigeracin (con enfriamiento por evaporacin).rendimiento de enfriamiento por evaporacin, adems de la instalacin, operacin, calidad del agua de alimentacin y en la Tabla 1: Resumen de los datos de funcionamiento de la barcaza 33.5 MW de gaslas causas y la prevencin de arrastre de agua. Ondryas et al plantas de energa de turbinas[ 16] investigaron los efectos de utilizar enfriadores de aire S/N Los parmetros de funcionamientode admisin Unidad de Valor para impulsar las turbinas de gas en las plantas de cogeneracin de potencia 1 tasa de flujo de masa de aire por 125,2 kg/s durante temperaturas ambiente elevadas. Tres tipos de enfriadores del compresor (ma)es decir, absorcin, compresin de vapor y la energa trmica 2 Temperatura de entrada de aire a 304 oK del compresorse estudiaron de almacenamiento. (T1) 3 Presin de aire de entrada del compresor (P Johnke y el mstil [ 17] inform de que un enfriador de medios puede: 1) 0,1013 MPaaumentar la humedad relativa del aire de entrada a alrededor del 90 %, 4 temperatura de salida del aire del compresor de 622 oK(T2) con lo que se aumenta la potencia de salida de 5 a 10% y la 5 presin de salida de aire del compresor eficiencia de 0,980 MPa 1,5 -2,5 %. Ameri y Hejazi [ 18] han llevado (P2)de factibilidad de instalacin de un sistema de refrigeracion de absorcin 6 de gas combustible (gas natural) tasa de flujo de masa (mf) 4,5 kg/sfresco del aire de entrada a la planta de energa Chabahar las turbinas de gas. 7 De combustible relacin aire a plena carga (en funcin del peso) 0.036 -Se ha demostrado que la salida de potencia media puede ser 8 presin de entrada de gas combustible 1,2 MPa aumentaron tanto como 11,3 %. Kakaras et al. [ 19] tienen 9 temperatura de entrada a turbina de gas (T3) 1219 oK present una simulacin por ordenador de la integracin de una 10 temperatura de los gases de salida de la turbina 750 oK absorcin innovadoras tecnologa de los enfriadores para reducir la temperatura de aire de admisin en las centrales de turbinas de gas. Llegaron a la conclusin 11 715 temperatura de los gases de escape aceptarque el efecto de variacin de la temperatura del aire ambiente tiene el valor de calentamiento 12 Inferior (LHV) 47.541,6 kJ/kg% gran pena en el rendimiento de la planta de alta temperatura ambiente isentr ica apropiada 13 eficiencia del compresor 85% temperaturas. 14 Isentr ica apropiada eficiencia de la turbina 87irreversibilidades componentes de turbina de gas de 25MW power plant modelada con un spray enfriador. Los resultados obtenidos muestran que el uso de un spray enfriador de gas existente en el modelo termodinmico de 2,2 unidad de Turbina de Gas (ciclo Simple de turbina permite una mejor eficiencia trmica y menos tipo) irreversibilidad en el sistema de componentes y toda la figura 1 muestra el diagrama esquemtico de la planta. La potencia de salida de la turbina de gas planta de pulverizacin con turbina de gas ciclo eje seleccionado en este estudio. El enfriador se observa un aumento por encima del 7 %, temperatura de entrada del compresor es igual a la temperatura ambiente acompaado de incremento del 2,7 % en eficiencia de la mquina con una temperatura en la base de refrigeracin que descuida la Abam % et al [ 14] lleva a cabo anlisis de rendimiento y eficiencia de la combustin 15 99reduccin de consumo especfico de combustible de 2,05 y 10.03% efecto y simula el ciclo bajo condiciones ISO (T0 =incremento en la energa de escape. 15 C, Pteniendo en cuenta el rpido aumento de la demanda de electricidady sin cada de presin en conductos de admisin y de escape. Por lo tanto, la presin de entrada es del 0 % = 101,3 kPa y = 60Nigeria y la escasez esperada en la fuente de alimentacin dada por Ewa et al [ 20]:los retrasos en la ejecucin de los grandes proyectos de energa, adaptacin de la turbina a gas (GT) en las plantas de energa (1) el sector de la energa, con aire de admisin sistema de refrigeracin es una

atractiva oportunidad de inversin para la celebracin de la fuerza area y los productos de la combustin se supone que se comportan como compaa de Nigeria (PHCN). Es el objetivo de este estudio de gases ideales.modelo de intrusin activa 33,5 MW turbinas de gas con un enfriamiento por evaporacin es. Asimismo, el estudio investiga la presin del aire que sale del compresor (P04) calculado como:mejora en el rendimiento y la modificacin de una cuadrcula de turbinas de gas conectado a Egbin alimentacin (2) Estacin de Nigeria, utilizando las condiciones climticas predominantes.El rendimiento de la propuesta de modificacin es ciclo Brayton donde r es la relacin de compresin.Int. J. de la termodinmica (IJoT) vol 17 (nO 1) / 15

temperatura los gases de escape de la turbina de gas es dada como:

{ [ ( ) ]} (10)

es donde T isentr ica apropiada la turbina es eficiencia y P06 presin ambiental.

La potencia de las turbinas es igual a:Figura 1 Esquema del ciclo de las turbinas de gas estndar.Partiendo de la base de un gas ideal de estado 04 y teniendo el ( ) (11)isentr ica apropiada eficiencia del compresor de 0,85 , el total de la temperatura del fluido que sale del compresor puede ser el lugar donde g es la tasa de flujo de masa de gases de combustin y seevala mediante gas ideal relaciones (12)

][( ) (3) La potencia neta obtenida de la turbina de gas est dada por:

donde (13) c es la eficiencia del compresor y es el calor especfico. El consumo especfico de combustible (SFC) est determinado por el compresor funciona se calcula a partir de la ecuacin de caudal (14). El consumo especfico de combustible se compara la tasa de cambio y la entalp el compresor de la siguiente manera: relacin de la cantidad de combustible utilizado por un motor a una potencia caracterstica, como la cantidad de energa que el motor produce. Este es un ( ) (4) muy importante criterio econmico.

donde es la tasa de flujo de masa de aire es el especfico y kg/kWh (14) capacidad calorfica del aire, lo cual es considerado en este estudio como unavariable de temperatura funcin y puede ser ajustado por Ecuacin (5) para el rango de 200 K < T < 800 K [ 11]: tasa de calor (HR) de una turbina de gas ciclo est determinada por:

(15) ( ) ( ) ()

( ) () (5) La eficiencia trmica de la turbina de gas se calcula de la siguiente manera:

[ 21]. %2 La cada de presin a travs del (16) por lo generalse calcula de la siguiente manera:

cmara de combustin (P cc) es La turbina presin de entrada (P05)2.3 Modelo termodinmico de Unidad de Turbina de Gas con sistema de refrigeracin ( ) (6) donde es el nivel de entrada de turbina de presin, es la presin de entrada de la cmara de combustin, y Pcc es cada de la presin en la cmara de combustin.El calor emitido por la cmara de combustin se determina a partir del balance de energa:

( ) (7)donde figura 2 diagrama esquemtico de la turbina de gas con ciclo Cpg es la capacidad calorfica especfica de los productos de la combustin; el cpg en este trabajo es considerado una variable de temperatura como funcin [ 29]: sistema de refrigeracin.

( ) ( ) () La Figura 2 se muestra un diagrama esquemtico de una turbina de gas con sistema de refrigeracin. La turbina de gas planta consta () (8) del compresor, cmara de combustin y la turbina. En este estudio, el aire de admisin propuesta tcnica de refrigeracin para el anlisis la tasa de flujo de masa de combustible se calcula como [ 20]: enfriamiento por evaporacin. El rendimiento de la turbina de gas se evaluar con la propuesta tcnica de refrigeracin y

(9) en comparacin con los valores de la simple turbina de gas.

En el enfriamiento por evaporacin, el agua drena a travs de la distribucin de notas en los medios de comunicacin, accin por la accin de la gravedad hacia abajo donde LHV es el menor valor de calentamiento del combustible (natural a travs de l, y se moja una enorme esfera de gas superficie de soporte) y com es combustin eficiencia. contactar por el paso del aire a travs del enfriador. El aire seco16 / Vol 17 (n. 1) Int. Centro de Termodinmica (ICAT)

se mezcla con agua donde est saturando la temperatura de bulbo seco (DBT) del aire de admisin inicial alcanza Temperatura de bulbo hmedo (WBT).Se supone que la humedad relativa del aire de salida del enfriador no superar el 100% a pesar de la entrada de aire acondicionado. La humidificacin eficiencia se asume que es 100% La turbina de gas planta se desarrollan modelos en los siguientes supuestos: (i) todos los componentes tienen lmites adiabtica, (ii) rendimiento de la planta en condiciones ISO, (iii) el aire y los productos de la combustin tiene caractersticas ideales, (iv) cintica y potencial de la energa los componentes son dejadas de lado, y (v) las condiciones ambientales de (a) temperatura y presin son de 25 C y 1,013 bar.

2.2.1 Modelo de Refrigeracin humidificador en caliente y relativamente seco el clima puede ser realizada por enfriamiento evaporativo [ 20]. Esto es debido a que el mtodo de refrigeracin utiliza el calor latente de vaporizacin a temperaturas frescas de la temperatura seca [ 21].Refrigeracin por evaporacin consiste en pasar el aire a travs de una pulverizacin de agua o forzando el paso de aire a travs de un empapado de notas que se mantiene reponer con agua [ 22]. Debido a la baja humedad del aire de entrada, una parte de la inyeccin de agua se evapora. (B) laenerga necesaria para la evaporacin es proporcionada por el aire La Figura 3: (a) Esquema de enfriamiento por evaporacin adiabtica (b)arroyo, que se someten a una reduccin de la temperatura. El proceso de saturacin adiabtica la tabla psicomtrica:siguientes supuestos en el humidificador modelo. RH - Humedad relativadel volumen de control humidificador lmite da la presin de aire del ambiente. %1 La humedad relativa en el humidificador de salida es de 95% de la masa en la ecuacin de balance La cada de presin de aire en el humidificador esel material ms comn tipo de refrigeradores con evaporacin es un mojado de panal por evaporacin al mximo medio (17)superficie de refrigeracin y potencial. La Figura 3 ilustra el

principio de funcionamiento del enfriador por evaporacin. Segn donde es la humedad especfica y se calcula aIbrahim et al [ 9], este equipo de refrigeracin se coloca despus de la temperatura determinada comosistema de filtro de aire como se muestra en la Figura 3. Este tipo deacuerdo protege los medios de comunicacin de polvo, y otros

(18)

contaminantes en el aire, de lo contrario que inciden sobre ella. Refrigeracin por evaporacin implica transmisin de calor y de masa, el cual ocurre cuando el agua y el aire no saturado de agua mezcla del aire de entrada estn en contacto [ 11]. Esta transferencia es una funcin de las diferencias de temperaturas y

es la presin parcial de vapor, es la humedad relativa y la presin de saturacin del aire correspondiente a la temperatura deseada.La ecuacin de la balanza de energa para el humidificador est dado presiones de vapor entre el aire y el agua. Calor y masa por: transferencia, tanto en el enfriador por evaporacin debido a que la transferencia de calor entre el aire y el agua se evapora el agua y la ( ) (19) el agua que se evapora en el aire constituye transferencia de masa.En enfriamiento por evaporacin, calor sensible del aire es

en caso de cesin de agua, que es calor latente cuando el agua se evapora. El vapor de agua se convierte en parte del aire yha,ha,e y yo se la entalpa del aire hmedo en la salida y la entrada del aire humidificador, respectivamente, y se calculan de la siguiente forma lleva el calor latente de la misma. El aire seco y temperatura de la lmpara disminuye porque le da el calor sensible. El aire hmedo-

( ) (20a) temperatura de la lmpara no se ve afectada por la absorcin de calor latente en el vapor de agua debido a que el vapor de agua entra en el aire en el aire la temperatura de termmetro hmedo. ( ) (20b)En teora, el aire entrante y el agua en el enfriamiento por evaporacin son considerados como un sistema aislado (20c) a no ser calor aadido al sistema o se elimina de ste. El

proceso de intercambio el calor sensible del aire latente de las ecuaciones (17 - 20) puede ser resuelto para determinar el calor de evaporacin del agua es adiabtico [ 23]. El valor de T se usa el sistema como la solucin preferida en seco/clima desrtico,a, e, a, e, Mw. La temperatura del aire de admisin despus proceso de enfriamiento (Figura 3) se puede calcular como:en mejor de los casos [ 24]. %7, que se puede esperar que aumente la turbina de gas en casi un 12 %. Mientras tanto, en climas clidos y hmedos, el aire ( ) (21) refrigeracin est limitado a la temperatura de bulbo hmedo y la capacidad de la turbina de gas no puede ser mayor que Tb por ms de 5 a02 es la temperatura de bulbo seco, Tw02 es la temperatura de bulbo hmedo- y es la eficacia de refrigeracin.Int. J. de la termodinmica (IJoT) vol 17 (nO 1) / 17

La carga de enfriamiento asociado con el sistema de enfriamiento por evaporacin resultados en:

( ) (22) donde a es la tasa de flujo de masa de aire y del Cpa es el calor especfico del aire seco a presin constante, determinada en funcin de la temperatura promedio en el sistema de evaporacin.El fluido de trabajo pasa por el compresor se supone que es un ideal de la mezcla de aire y vapor de agua. La entalpa total de la atmsfera es dada como [ 14]:

(23)donde h y hv es la entalpa de una es la entalpa de aire seco y vapor de agua.La entalpa del vapor de agua puede ser evaluada por [ 25]:

(24) donde j se refiere a estado 04 o 05.El total de la temperatura del fluido que sale del compresor de isentr ica apropiada eficiencia C puede serevaluado mediante relacin gas ideal relacin:

(16)

el consumo especfico de combustible de la turbina de gas se calcula por:

(14)

3. Resultados y Discusin El parmetro influye en lo que se refiere a temperatura ambiente, la relacin de compresin y temperatura de entrada de la turbina en el rendimiento de la turbina de gas planta de energa de ciclo se presentan en esta seccin. Los efectos de las condiciones de funcionamiento de la salida de red, consumo especfico de combustible y la eficiencia son obtenidos por equilibrio de la energa utilizando MATLAB10 software. En este estudio, un solo eje turbina de gas es numricamente operativo simulado con el gas natural.El Cuadro 1 muestra los parmetros tcnicos de la unidad de turbina de gas utilizado para evaluar el rendimiento de la base de caso (sin refrigeracin aire de entrada) y entrada de aire de refrigeracin por evaporacin. Una simple turbina de gas fue simulado utilizando la ISO sin condiciones de refrigeracin y variando la temperatura del aire, temperatura de entrada de la turbina y la compresin

[ ] (25)

donde r ratio.p es la relacin de compresin y el calor especfico del mismo modo, el total de la temperatura que sale de la turbina de isentr ica apropiada eficiencia T est dado por: temperatura ambiente conduce a una mayor densidad del aire y una menor del compresor que a su vez da ms gas

( ) (26) turbina potencia de salida como se muestra en la Figura 5.

1003.1 Efecto de la temperatura ambiente Las Figuras 4 - 6 muestran el efecto de la temperatura ambiente en el rendimiento de ambos simple turbina de gas de enfriamiento por evaporacin y las condiciones de entrada. La Figura 4 muestra que la turbina de gas eficiencia trmica se ve afectado por la temperatura ambiente debido al cambio de densidad del aire y compresor. A bajarel caudal total de masa de aire hmedo se da:

( ) (27)

donde son masa y velocidad de flujo de aire hmedo y seco aire respectivamente. El compresor de aire hmedo entre los estados y se calcula a partir de la tasa de flujo de masa y entalpa en el compresor:

(28) ( ) ( ) ( la potencia producida por la turbina debido a la expansin de los gases calientes se obtiene como:

( ) ( ) (29) donde ( ) (30)

(31)

La potencia neta obtenida de la turbina de gas es dada como:

(13) la eficiencia trmica de la turbina de gas es dada como:

18 / Vol 17 (nO 1)Hthermal

SThermal 50(%)

Eficiencia trmica 0 270 290 310 330 350 Temperatura ambiente (K) Figura 4: Efecto de la temperatura sobre la turbina de gas eficiencia trmica; SThermal - simple eficiencia trmica turbina de gas, Hthermal -humidificado eficiencia trmica turbina de gas.

Se puede observar en la Figura 4 que cuando la temperatura ambiente aumenta la eficiencia trmica disminuye. Esto es debido a que, la tasa de flujo de masa de aire de entrada del compresor aumenta con la disminucin de la temperatura ambiente. As, la tasa de flujo de masa de combustible aumentar, pues relacin aire/combustible se mantiene constante. El aumento de potencia es menor que la del compresor de entrada tasa de flujo de masa de aire; por lo tanto, el consumo especfico de combustible aumenta con el incremento de la temperatura ambiente (Figura 6). Esto ocurre debido a un incremento de las prdidas debido a la mayor cantidad de gases de la combustin.Salida de potencia neta y eficiencia trmica de ciclo simple de enfriamiento por evaporacin y disminuir las condiciones de entrada con el aumento en la temperatura ambiente. Consumo especfico de combustible de turbina de gas ciclo aumenta con el aumento de la temperatura ambiente. Este resultado muestra la importancia de la baja temperatura del aire de admisin de la turbina de gas.

Int. Centro de Termodinmica (ICAT)

50000

40000 30000 2000010000 SWnet HWnet

Salida 0 Trabajo en Red (kJ/s) 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360Figura 5 ciclo de turbina de gasTemperatura ambiente (K) : El efecto de la temperatura ambiente en salida de redSWnet - simple turbina de gas de red, HWnet - turbina de gas Humidificado neto producto del trabajo. ;

0,0025

0,0015 0,002 0,001 SSFC(kg/KWh)

Consumo de combustible especfico HSFC 0,0005 0270 280 290 300 310 320 330 340 350 360Figura 6 consumo ciclo de turbina de gasTemperatura ambiente (K): El efecto de la temperatura ambiente en especfico de combustibleSSFC - simple turbina de gas consumo especfico de combustible, HSFC, humidificado turbina de gas consumo especfico de combustible. ;En la figura 5 se puede observar que el trabajo de la red resultados obtenidos es inferior en condiciones ISO, cuando el aire de admisin no se enfra. Esto demuestra que la sequedad ambiental afecta al rendimiento de la turbina de gas que brinda un mayor nivel de potencia de salida cuando la humedad relativa del aire es menor. Cuando el enfriamiento por evaporacin se emplea tcnica, la turbina de gas eficiencia trmica es mayor en comparacin con la base de caso como ocurri en la salida de potencia los resultados.

3.2 Efecto de temperatura de entrada de la turbina La Figura 7 muestra la relacin entre la eficiencia trmica y temperaturas de entrada de la turbina de plantas de energa con turbinas a gas. Tiene una eficiencia trmica en foco artico eyectivo relacin con temperatura de entrada de la turbina, la eficacia aumenta cuando aumenta la temperatura de entrada de la turbina, tambin la disminucin de relacin de la mezcla aire/combustible causado mayor eficiencia trmica. Eficiencia trmica y trabajo de la red de salida (Figura 8) aumentan con el aumento de temperatura de entrada de la turbina. Pero este aumento se encuentra limitada por propiedad metalrgicas de la turbina. El consumo especfico de combustible (Figura 9) disminuye con el aumento de temperatura de entrada de la turbina. Esto demuestra que turbina de gas de las centrales se puede mejorar el rendimiento mediante el aumento de la temperatura de entrada de la turbina.

50 40 3020 SThermal(%) 10 0 HthermalEficiencia trmicaFigura 7 eficacia de turbina de gas.1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 Temperatura de entrada de la turbina (K) : El efecto de temperatura de entrada de la turbina trmica deInt. J. de la termodinmica (IJoT)4000030000

20000 10000 SWnet(kJ/s) HwnetRed 0 producto del trabajoFigura 8: salida de la turbina de gas.1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200Temperatura de entrada de la turbina (K) fecto de temperatura de entrada de la turbina en la red0,01

0,008 0,006 SSFC HSFC 0.004(kg/KWh

Consumo especfico de combustible 0.002 0 1020 1060 1100 1140 1180Temperatura de entrada de la turbina (K)Figura 9: Efecto de temperatura de entrada de la turbina elconsumo especfico de combustible.4. Conclusiones los parmetros operativos incluyendo la relacin de compresin, temperatura de entrada de la turbina y la temperatura ambiente influye significativamente el rendimiento de la turbina de gas planta. Los resultados se resumen de la siguiente manera:i) la eficiencia trmica y rendimiento en el trabajo neto disminuye mientras consumo especfico de combustible aumenta con el aumento de la temperatura ambiente.ii) Un aumento de la temperatura de entrada de la turbina aumenta la potencia de salida y eficiencia trmica y disminuye el consumo de combustible especfico.iii) sistema de enfriamiento por evaporacin ha mejorado el rendimiento de la turbina de gas planta como la eficiencia trmica y trabajo de la red de mayor que la obtenida de una simple turbina de gas.iv) Este estudio muestra el efecto significativo de incorporar sistema de entrada de aire de refrigeracin a una simple turbina de gas de las centrales con el fin de construir una planta de energa turbina de gas en Nigeria.v) El sistema de refrigeracin del aire de entrada ayuda a reducir la contaminacin del medio ambiente como la Consumo de combustible especfico es menor que el de una simple turbina de gas.

Nomenclatura Instruc o fic calor a presin constante [kJ/kg C] Cp LHV menor poder calorfico [kJ/kg] entalpa especfica H [kJ/kg] HR tasa de calor [kJ/kWh] tasa de flujo de masa [kg/s] presin P [Pa] cada de presin [Pa] tasa de la transferencia de calor [kW]

relacin de compresin[ -] Temperatura [K ] temperatura de bulbo seco[K] Tb temperatura de bulbo hmedo Tw[K] potencia[MW] SFC consumo especfico de combustible[kg/kWh] eficacia de enfriamiento por evaporacin[ -]Vol 17 (nO 1) / 19

humedad relativa [ -] calor especfico relacin[ -] Eficiencia[ -] humedad especfica[kgwater/kgair]Subscript 0 aire ambiente 01,02,03,04,05,06 puntos indicados en las Figuras 1 y 2 Compresor de aire C g da aire seco ha de gases de combustin de Entrada aire hmedo en T Turbina de agua eficiencia trmica w

Referencias [ 1] F. G. Mahmood, D. D. Mahdi, un nuevo enfoque para mejorar el rendimiento de una turbina de gas (Estudio de Caso:Refinera Khangiran), Appl. Energa, 86, 2750-2759, 2009.[ 2] Bche, D, Multi-Objective Optimizacin evolutiva los componentes de la Turbina de Gas, indito (Tesis Doctoral) Instituto Federal Suizo de Tecnologa, Zurich, 2003.[ 3] T. K. Ibrahim, M. M. Rahman, A. N. Abdalla, Estudio sobre la eficacia de la turbina de gas parmetro con intercooler modelo proceso de compresin, la investigacin cientfica y Ensayos, 5, 3760-3770, 2010.[ 4] P. M. Jaber, J. O. Jaber, M. A. Khawaldah, evaluacin de la Fuerza Aumento de plantas de energa con turbinas a gas de entrada utilizando diferentes sistemas de enfriamiento por aire, Jordania Revista de Ingeniera Industrial y mecnica, 1, 7-15, 2007.[ 5] F. I. Abam, I. U. Ugot y D. I. Igbong, evaluacin Termodinmica de cuadrcula de plantas de energa con turbinas a gas en Nigeria, J. Emerg. Tendencias Ingls. Aplica Sci., 2, 1026-1033, 2011.[ 6] M. Farzaneh-Gord , M. Deymi-Dashteba , enfoque para mejorar el rendimiento de una turbina de gas (Estudio de Caso:Refinera Khangiran), Applied Energy, 86, 2750-2759, 2009.[ 7] J. Bird, W. Grabe, efectos de la humedad sobre la turbina de gas, ASME Paper nO 91-GT-329, 1991.[ 8] A. A. El-Hadik , a los efectos de las condiciones atmosfricas sobre la turbina de gas, Gas Rtuv Eng J, 112, 590-596, 1993.[ 9] T. K. Ibrahim, M. M. Rahman, A. N. Abdalla, mejora de rendimiento de la turbina de gas de entrada basados en sistemas de enfriamiento por aire: una revisin tcnica, Revista Internacional de Ciencias Fsicas, 6, 620-627, 2011.[ 10] X. Shi, B. Agnew, D. Che, J. Gao, mejora en el rendimiento de las plantas de ciclo combinado de entrada de aire de refrigeracin, refrigeracin y fro GAS NATURAL LICUADO (GNL) utilizacin de la energa, Ingeniera trmica aplicada 30, 2003-2010, 2010.[ 11] R. Hosseini, A. Beshkani, M. Soltani, mejorar el rendimiento de las turbinas de gas de Fars (Irn) combinado20 / Vol. 17 (nO 1)Planta de energa de ciclo de refrigeracin por aire de admisin mediante un soporte enfriador por evaporacin, la conversin de la energa y la gestin 48, 1055-1064, 2007.[ 12] M. Farzaneh-Gord , M. Deymi-Dashtebayaz , Efecto de los diferentes mtodos de entrada de aire de refrigeracin de turbina de gas, energa, 36, 1196-1205, 2011.[ 13] I. Al-Tobi , mejora en el rendimiento de las Turbinas de Gas de refrigeracin por aire en la admisin, la Conferencia Internacional sobre Comunicaciones, la informtica y la fuente de alimentacin (ICCCP' 09), Muscat, 15 Febrero -18:165 - 170, 2009[ 14] F. I. Abam, I. U. Ugot, D. I. Igbong, Anlisis de rendimiento y los componentes de un Irreversiblities (25 MW) Turbina de Gas Planta modelada con un spray enfriador, American J. de Ingeniera y Ciencias Aplicadas 5, 35-41, 2012.[ 15] R. S. Johanson, la teora y el funcionamiento de los enfriadores evaporativos instalaciones de turbinas de gas industriales, turbinas de gas y motores de aviacin Congreso y Exposicin, 5 junio -9, Amsterdam, Pases Bajos, nO 88-GT-41, 1988.[ 16] I. S. Ondryas, D. A. Wilson, M. Kawamoto, G. L.Haub por, las opciones de Turbina de Gas con aire de admisin aumento escalofriante, el departamento de ingeniera para la Turbina de Gas y Electricidad, Operacin de la ASME, Vol 113, 203-211, 1991.[ 17] T. Johnke, M. Mstil, potenciadores de tecnologas para mejorar turbina de gas de la demanda de potencia de salida, Siemens Power J Online (2002) www.siemenswestinghouse.com/download/pool/mast_ engl_3.pdf[ 18] M. Ameri, S. H. Hejazi, el estudio de la ampliacin de la capacidad de las instalaciones de la turbina de gas Chabahar utilizando una absorcin enfriadora, Appl. Therm. Eng, 24, 59-68, 2004.[ 19] E. Kakaras, S. Doukelis, S. Karellas, compresor de admisin de aire de refrigeracin en las centrales de turbinas de gas, energa, 29, 2347-2358, 2004.[ 20] P. Ewa, J. La, M. Andrzej, Impacto de entrada de aire de refrigeracin rendimiento de la turbina de gas, la Revista de tecnologas de potencia, 92, 249-257, 2012.[ 21] P. S. Ana Paula, Claudia R. A. , L. S. Edson, comparacin de los diferentes gases de refrigeracin de aire de entrada de la turbina Mtodos Academia Mundial de Ciencias, Ingeniera y Tecnologa, 61, 40 y 45, 2012.[ 22] H. Kurt, Z. Recebli, E. Gredik, anlisis de rendimiento de las turbinas de gas de ciclo abierto, Revista Internacional de Investigacin en el campo de la energa, 33, 285-294, 2009.[ 23] C. Yang, C. Yang, Z y R. Cai, mtodo de anlisis Evaluacin de la Turbina de Gas de refrigeracin de aire de entrada en planta elctrica de ciclo combinado, Applied Energy, 86, 848-856, 2009.[ 24] G. M. Zaki, R. K. Jassim, M. M. Alhazmy, Energa, exerga y Thermoeconomics Anlisis de enfriador de agua en el caso de las Turbinas de Gas del enfriador de aire de refrigeracin, redes elctricas inteligentes y Energas Renovables, 2, 190-205, 2012.[ 25] M. Jonsson, J. Yan, humidificacin las turbinas de gas de un examen de las propuestas y aplicar ciclos, Energa, 30, 1013-1078, 2005.

Int. Centro de Termodinmica Aplicada (ICAT)