17078

17078

طراحي اوليه توربين انبساطي شعاعي به منظور انبساط گاز طبيعي و توليد توان

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اسفند ماه 1394

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور

مكانيك

چكيده امروزه بازيافت انرژي از منابع دما پايين و جلوگيري از هدررفت آن از جايگاه ويژه¬اي برخوردار است. كشور ما داراي خطوط گسترده انتقال گاز و ايستگاه¬هاي متعدد تقويت و تقليل فشار مي¬باشد كه سالانه حجم عظيمي از انرژي صرف اين فرايندها شده و عملا هدر مي¬رود. استفاده از توربين¬هاي انبساطي به جاي استفاده از شيرهاي فشارشكن متداول در ايستگاه¬هاي تقليل فشار، يكي از راههاي بازيافت انرژي مي-باشد. در توربين هاي انبساطي برخلاف شيرهاي فشارشكن كه فرايند افت فشار صرفا با اختناق صورت گرفته و تواني توليد نمي¬شود، فرايند انبساط به همراه توليد توان است. متاسفانه تحقيقات كمي در مورد تحليل عملكردي و طراحي اين نوع از توربين¬ها موجود مي¬¬باشد و تمركز بيشتر تحقيقات صرفا بررسي ملاحضات ترموديناميكي حاكم بر اين نوع توربين¬ها است. در مطالعه حاضر، به ارائه يك الگوريتم اوليه جهت طراحي توربين انبساطي به منظور تقليل فشار گاز طبيعي و توليد همزمان توان پرداخته شده است. بر اساس الگوريتم به-دست آمده به كمك نرم¬افزار MATLAB و Refprop كد طراحي توربين انبساطي نوشته شده است. همچنين پارامترهاي موثر بر راندمان و توان توليدي بررسي گرديده و در شرايط طراحي بهينه مقدار توان توليدي 326 كيلووات به دست آمده است. البته لازم به ذكر است در نقاط غير بهينه كه راندمان توربين بيشينه مقدار نمي باشد مقدار توان توليدي تا چندين برابر مقدار بهينه افزايش مي¬يابد . جهت صحه گذاري روند طراحي، نتايج با مقاله جونز كه نتايج تجربي براي انبساط هواي فشرده ارائه كرده است، اعتبارسنجي شده اند. واژه‌هاي كليدي: توربين انبساطي، توليد توان، طراحي

1396/01/20

4/20/2018 12:00:00 AM

Abstract: Todays, energy recovery from low temp resources is important issue. Our country has a vast natural gas distribution pipelines which use several compression an​d expansion station for transporting natural gas through pipelines. Annually large amount of energy is wasted through this transportation procedure. One of the best ways in order to recover energy from low temp resources is to use turbo-expander instead of expansion valve for natural gas expansion. Contrary to expansion valves which waste energy of high pressure gases an​d only throttling the gases for expansion, turbo-expanders produce power concurrent to gas expansion. It is noticeable that there are small researches which consider design of turbo-expander an​d investigate the effective design parameters. In this study, an algorithm is presented which yields to preliminary design of a radial inflow turbo-expander in order to natural gas expansion an​d power generation. MATLAB software is used for developing turbo-expander design code accordance to the derived algorithm. Furthermore, effective parameters on efficiency are investigated considering effects of each parameter on design procedure an​d amount of generated power. For validation, the results are validated with other researches results. The researches results indicate that using turbo-expander instead of expansion valve could save large amount of waste energy. Keywords: Turbo-expander, Power Generation, Design