Method of modeling gas turbine performance

• Autorzy: Wasik P. , Krzyślak P.

Identyfikatory

DOI

10.21008/j.2449-920X.2017.69.1.06

Warianty tytułu

PL

Metoda modelowania sprawności turbiny gazowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The basis of a combined cycle gas turbine mass and energy balance, carried at the concept stage, preliminary design or during analysis, is the calculation of the gas turbine design point. This article presents a gas turbine unit mathematical modelling process intended for implementation of the model in a computer program. The aim of the development was a relatively simple, practical from engineer’s point of view, and universal gas turbine model with a classic, open system design: compressor – combustion chamber – turbine. Attempts have been made to maintain the accuracy of modelling and to keep the ability for extension of the model so to be able to simulate the operation of the turbine at off-design conditions, in particular at part load. Stationary operation of the unit at nominal load is assumed. Thermodynamic system modelling methods, on the level of its global structure, have been submitted. Problems related to the aforementioned issues are discussed and ways to resolve them proposed. The developed model has been implemented in a dynamic link library written in C++ language with usage of C/C++ Minpack numerical library [Keating 2007, Razak 2007].

PL

Zwiększający się w światowym bilansie produkcji energii elektrycznej udział energii wytwarzanej z gazu ziemnego warunkuje tempo przyrostu ilości elektrowni i elektrociepłowni gazowo parowych. Pomimo wysokich cen gazu ziemnego, bloki gazowo parowe są atrakcyjne dla inwestorów z uwagi na: najwyższą sprawność wśród stosowanych na szeroką skalę instalacji energetycznych zasilanych paliwami kopalnymi, dopracowaną technologię skutkującą wysoką niezawodnością, wysoką elastyczność eksploatacyjną, słabe oddziaływanie na środowisko (niskie emisje dzięki wysokiej sprawności i opalaniu gazem ziemnym). Podstawą obliczeń układu kombinowanego na etapie koncepcjonowania/projektowania wstępnego lub podczas jego analizowania są obliczenia turbozespołu gazowego pracującego w punkcie konstrukcyjnym. W artykule przedstawiono krok po kroku proces modelowania matematycznego zespołu turbiny gazowej pod kątem implementacji modelu w programie obliczeniowym. Założono stacjonarną pracę układu przy pełnym obciążeniu. Przewidywanym zastosowaniem modelu jest przede wszystkim symulacja turbiny gazowej skojarzonej z parowym kotłem odzyskowym, tym samym działającej w kombibloku. Omówiono problemy związane z poruszanym zagadnieniem oraz zaproponowano sposoby ich rozwiązania.

Słowa kluczowe

EN

gas turbine; Brayton cycle; numerical simulation; mathematical modelling; steady state analysis; energy system

PL

turbina gazowa; obieg Braytona; system energetyczny

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Journal of Mechanical and Transport Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 69, No. 1
• Strony: 61--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wasik P.

• Poznan University of Technology, Faculty of Machines and Transport

autor

Krzyślak P.

• Poznan University of Technology, Faculty of Machines and Transport

Bibliografia

• [1] Boyce M.P., 2002, Gas Turbine Engineering Handbook, Second edition, Gulf Professional Publishing, Houston.
• [2] Cohen H., Rogers G.F.C., Saravanamuttoo H.I.H., 1996, Gas Turbine Theory, Longman, Harlow.
• [3] Devernay F., 2007, C/C++ Minpack, http://devernay.free.fr/hacks/cminpack/.
• [4] Keating E.L., 2007, Applied Combustion, Second Edition, CRC Press, Boca Raton.
• [5] McBride B.J., Zehe M.J., Gordon S., 2002, NASA Glenn Coefficients for Calculating Thermodynamic Properties of Individual Species, Glenn Research Center, Cleveland.
• [6] Moran M.J., Shapiro H.N., 2006, Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 5th edition, John Wiley & Sons, New York.
• [7] More J.J., Garbow B.S., Hillstrom K.E., 1980, User guide for MINPACK-1, Argonne National Laboratory, Argonne.
• [8] Razak A.M.Y., 2007, Industrial gas turbines – performance and operability, Woodhead Publishing, Cambridge.
• [9] Walsh P.P., Fletcher P., 2004, Gas Turbine Performance, Blackwell Science, Oxford.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).