مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

ردیف ‌چینی نازل سوخت گازی در توربین‌های نیروگاهی با هدف کنترل اختلاف دمایی و بر اساس حجم سوخت گازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
پرویز اسدی 1
علی فضلی 1
حسین جعفرزاده 2
حسین ملکی 3
1 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی تبریز، تبریز، ایران
3 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران
10.22034/ijme.2024.428239.1883
چکیده
در این پژوهش آزمایش و اندازه‌گیری حجم سوخت نازل‌های سوخت دوگانه‌سوز توربین GE-F9 با استفاده از انجام آزمایش‌های تجربی توسط دستگاه ردیف‌ چینی نازل سوخت گازی (طراحی و ساخته ‌شده در شرکت پرداد کامه صنعت) مورد بررسی قرار گرفتند. در ادامه، جهت نصب نازل‌ها بر روی توربین از الگو فرایند معینی به‌ منظور ردیف‌ چینی آن‌ها توسط نرم‌افزار ویژه دستگاه استفاده شد. اختلاف دمایی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین متغیرهای خروجی تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به‌دست ‌آمده از این مطالعه نشان داد که کاهش اختلاف جریان گاز مصرفی تا 2% و اختلاف دمایی تا 20 درجه سانتی‌گراد با انتخاب یک دسته 14 عددی از میان 30 نازل اولیه و همچنین ردیف‌ چینی مناسب توسط نرم‌افزار امکان‌پذیر است. همچنین از طرفی در صورت استفاده از 2 دسته نازل از میان 30 نازل اولیه، می‌توان اختلاف جریان نازل‌ها را تا 6 و 9% کاهش داد و در عوض با استفاده از نرم‌افزار ردیف‌ چینی اختلاف دمایی را زیر 28 درجه سانتی‌گراد حفظ نمود.
کلیدواژه‌ها
توربین گازی
GE-F9
سوخت ‌رسانی متوازن
ردیف‌ چینی نازل
اختلاف دمایی

عنوان مقاله English

Arrangement of gas fuel nozzle in power plant turbines with the purpose of temperature spread control and based on gas fuel flow rate

نویسندگان English

Parviz Asadi 1
Ali Fazli 1
Hossein Jafarzadeh 2
Hossein Maleki 3
1 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Tabriz Islamic Azad University, Tabriz, Iran
3 MSc Student, Department of Mechanical Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده English

In this research, fuel nozzles of GE-F9 turbine were tested, and fuel flow was measured using a Nozzle Layout device, which was designed and manufactured by Pardad Kameh Sanat Company. Then, the layout of nozzles was suggested by the special software of the device based on a specific algorithm, and it was installed on the turbine. The temperature spread was evaluated as the most important result of this research. The results show that by selecting a set of 14 out of the 30 initially provided nozzles and then using the layout recommended by the software, it is possible to reduce the gas flow difference by 2% and the temperature spread by 20 ℃. However, using two sets of nozzles out of the 30 provided can reduce the flow difference of the nozzles to 6% and 9%, respectively. In addition, with the help of the Nozzle Layout software, the temperature spread can be maintained below 28 ℃.

کلیدواژه‌ها English

Gas Turbine
GE-F9
Fuel Flow Balancing
Nozzle Layout
Temperature Spread
[1] Hashim MA, Khalid A, Salleh H, Sunar NM. Effects of fuel and nozzle characteristics on micro gas turbine system: a review. Materials Science and Engineering. 2017 Aug 1;226:012006. doi: 10.1088/1757-899X/226/1/012006
[2] He Y, Kim CH. Effect of nozzle port shape of fuel injector of micro gas turbine engine combustor on mixture gas formation for combustion. Fluids. 2022 May 26;7(6):184. doi: 10.3390/fluids7060184
[3] Nouri JM, Mackenzie S, Gaskell C, Dhunput A. Effect of viscosity, temperature and nozzle length-to-diameter ratio on internal flow and cavitation in a multi-hole injector. InFuel Systems for IC Engines. 2012 Jan 1:265-278. doi: 10.1533/9780857096043.7.265
[4] Kulor F, Markus ED, Kanzumba K. Design and control challenges of hybrid, dual nozzle gas turbine power generating plant: A review. Energy Reports. 2021 Nov 1;7:324-35. doi: 10.1016/j.egyr.2020.12.042
[5] Boyce MP. Gas turbine engineering handbook. Elsevier; 2011 Nov 23.
[6] Cho JH. Engineering design and analysis of flow distribution in multiple flow circuits with partial contractions. Journal of Mechanical Science and Technology. 2021 Sep;35(9):3979-87. doi: 10.1007/s12206-021-0811-x
[7] Nedelcu D, Cojocaru V, Avasiloaie RC. Numerical investigation of nozzle jet flow in a pelton microturbine. Machines. 2021 Aug 8;9(8):158. doi: 10.3390/machines9080158
[8] Feng L, Qiang Y, Xiao L, Ming-jia LI, Jun-hui R, Ya-jun L. Experimental Study on Fuel-Switching of Dual-Fuel Gas Turbine Combustor. Frontiers in Energy Research. 2022 Feb 23;9:796220. doi: 10.3389/fenrg.2021.796220
[9] LaNasa PJ, Upp EL. Fluid flow measurement: A practical guide to accurate flow measurement. Butterworth-Heinemann; 2014 Apr 12.
[10] Zheng H, Pan G, Chen X, Hu X. Effect of dual fuel nozzle structures on combustion flow field in CRGT combustor. Mathematical Problems in Engineering. 2013 Jan 1;2013. doi: 10.1155/2013/913837
[11] Fulara S, Chmielewski M, Gieras M. Experimental research of the small gas turbine with variable area nozzle. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. 2019 Dec;233(15):5650-9. doi: 10.1177/0954410019853977