Thermodynamic investigation of waste heat recovery in advanced gas turbine cycles

ياري, مرتضي (2009) Thermodynamic investigation of waste heat recovery in advanced gas turbine cycles. University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text

Download (1MB)


The gas turbine-modular helium reactor (GT-MHR) is currently being developed by an international consortium. In this power plant, circulating helium that has to be compressed in a single or two successive stages cools the reactor core. For thermodynamic reasons, these compression stages require pre-cooling of the helium to about through the use of intercooler and pre-cooler in which water is used to cool the helium. Considerable thermal energy ( ) is thus dissipated in these components. This thermal energy is then rejected to a heat sink. For different designs, the temperature ranges of the helium in the intercooler and pre-cooler could be about 100 and respectively. These are ideal energy sources to be used in an organic Rankine cycles for power generation. This study examines the performance of a gas-cooled nuclear power plant with closed Brayton cycle (CBC) combined with organic Rankine cycles (ORC). More attention was paid to the irreversibilities generated in the combined cycle. Individual models are developed for each component through applications of the first and second laws of thermodynamics. The effects of the turbine inlet temperature, compressor pressure ratio, evaporator temperature and temperature difference in the evaporator on the first and second law efficiencies and on the exergy destruction rate of the combined cycle were studied. Finally the combined cycle was optimized thermodynamically using the EES (Engineering Equation Solver) software. Based on identical operating conditions, a comparison between the GT-MHR/Simple ORC, GT-MHR/ORC with IHE, GT-MHR/Regenerative ORC and a simple GT-MHR cycle is also made. It was found that both the first and second law efficiencies of GT-MHR/ORC cycle are about 10% higher than that of the simple GT-MHR cycle. Also, the exergy destruction rate for GT-MHR/ORC cycle is about 10% lower than that of the GT-MHR cycle.

Item Type: Other
Persian Title: بررسي ترموديناميکي بازیافت گرما در سيکل هاي توربین گاز پیشرفته
Persian Abstract: در حاضر سیکل GT-MHR توسط یک کنسرسیوم بین المللی توسعه داده می شود. در این نیروگاه گاز هلیوم در طی یک یا دو مرحله متوالی متراکم شده و سپس سبب خنک شدن هسته راکتور می کردد. به لحاظ ترمودینامیکی، قبل از تراکم بایستی دمای گاز هلیوم کاهش یابد که این عمل در Pre-cooler و خنک کن میانی انجام شده و دما به حدود می رسد. مقدار قابل توجهی انرژی گرمایی در طی این فرایند در این اجزاء تلف می شود ( ). در طرح های مختلف محدوده دما در این اجزاء به ترتیب و می باشد. این دما منبع ایده ال انرژی برای استفاده در سیکل های رانکین با سیال آلی برای تولید توان است. اين مطالعه عملکرد یک سیکل ترکیبی GT-MHR با سیکل برایتون بسته با سیکل رانکین با سیال آلی را بررسی می کند. توجه زیادی به مطالعه برگشت ناپذیری در سیکل ترکیبی شده است. با استفاده از قانون اول و دوم ترمودینامیک مدل تک تک اجزاء سیکل استخراج گردیده است. اثرات دمای ورودی توربین، نسبت فشار کمپرسور، دمای اواپراتور، اختلاف دمای اواپراتور و فوق گرم کردن بخار ورودی به توربین بر بازده قانون اول و دوم و برگشت ناپذیری سیکل ترکیبی مورد مطالعه قرار گرفته است. بالاخره اینکه بهینه سازی ترمودینامیکی سیکل ترکیبی با استفاده از نرم افزار EES انجام شد. براساس شرایط کارکردی یکسان سیکل ها، مطالعه مقایسه ای نیز بین GT-MHR و سیکل های ترکیبی GT-MHR/Simple ORC ، GT-MHR/ORC with IHE و GT-MHR/Regenerative ORC صورت گرفت. نشان داده شد که بازده قانون اول و دوم سیکل ترکیبی حدود 10 درصد بیش از سیکل GT-MHR می باشد. همچنین میزان برگشت ناپذیری در سیکل ترکیبی به میزان 10 درصد کمتر شده است
Subjects: Research Projects
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Date Deposited: 23 Jun 2019 07:00
Last Modified: 23 Jun 2019 07:00

Actions (login required)

View Item View Item