مدل­سازی و تحلیل عملکرد یک چرخه هیبریدی موتور استرلینگ، توربین گاز و پیل ­سوختی جهت کاربرد در یک سیستم تولید همزمان

نویسندگان

دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این مقاله، عملکرد یک چرخه توربین ­گاز مجهز به پیل­ سوختی اکسید جامد و موتور استرلینگ از دیدگاه ترمودینامیکی بررسی شده و برای تمام اجزای چرخه مورد نظر یک تحلیل ترمودینامیکی و برای پیل ­سوختی به­ کار رفته در آن، یک تحلیل الکتروشیمیایی و حرارتی مجزا انجام شده است. با مطالعه پارامتری سیستم هیبریدی تأثیر نسبت فشار کمپرسور، دمای گازهای ورودی به توربین، تعداد سل­ های پیل ­سوختی، نوع سیال مورد استفاده در موتور استرلینگ و سرعت زاویه ­ای موتور استرلینگ بر روی بازده و توان تولیدی سیستم هیبریدی بررسی می­ شود. براساس مقایسه انجام­ شده توان تولیدی سیستم پیشنهادی در حدود سه برابر توان تولیدی چرخه ساده توربین­ گاز و 1/3 برابر توان تولیدی سیستم هیبریدی توربین ­گاز و پیل­ سوختی است. نتایج به­ دست آمده نشان می­ دهد که بازده الکتریکی سیستم پیشنهادی در حدود 82 درصد بوده و این در حالی است که بازده سیستم هیبریدی توربین­ گاز و پیل­ سوختی در حدود 50 درصد و چرخه ساده توربین­ گاز 30 درصد است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

PerformanceModeling and Analysis of Stirling Engine, Gas Turbine and Fuel Cell Hybrid Cycle for Application in a CHP System

نویسندگان [English]

  • jamasb pirkandi
  • mehran nosratollahi
  • Shahram Khodaparast
چکیده [English]

In this paper, performance of agas turbine cycle equipped with a solid oxide fuel cell and Stirling engine is discussed from thermodynamic viewpoint. A thermodynamic analysis is performed for all components of the cycle, and a separate electrochemical and thermal analysis is conducted for the utilized fuel cells.With parametric study of the hybrid system, the influences of compressor pressure ratio, turbine inlet gas temperature, the number of cells, the type of fluid used in the Stirling engine, andthe angular velocity of the Stirling engine on efficiency and power of the hybrid system are investigated.Based on the presented comparison, generated power of the proposed system is about three times larger than the simple gas turbine cycle and 1.3 times larger than the power produced by a hybrid gas turbine and fuel cell system.The obtained results show that the electrical efficiency of the proposed system is about 82 percent, while the fuel cell and gas turbine hybrid system and simple gas turbine cycle efficiencies are about 50 percent and 30 percent, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stirling Engine
  • solid oxide fuel cell
  • Gas Turbines
  • Hybrid system