شبیه سازی توربین گریز از مرکز (شعایی) با سیال R245fa برای چرخه آلی‌ رنکین (Organic Rankine Cycle)

شبیه سازی توربین گریز از مرکز (شعایی) با سیال R245fa برای چرخه آلی‌ رنکین (Organic Rankine Cycle)ANM-09039182167


275,000 تومان

فروشنده: کیارش رهبر
نام فروشگاه : دینامیک سیالات محاسباتی برای توربو ماشین ها

تمرکز این پروژه بر روی طراحی یک مرحله (stage) از توربین گریز از مرکز (شعایی) با ظرفیت اسمی ۵۰ کیلو وات است.

نقد و بررسی : شبیه سازی توربین گریز از مرکز (شعایی) با سیال R245fa برای چرخه آلی‌ رنکین (Organic Rankine Cycle)

۲۰% تا ۵۰% از انرژی ورودی به صنایع مختلف به صورت تلفات حرارتی (استفاده نشده) از بین می رود .از روی دیگر، اکثر منابع انرژی تجدید پذیر شامل انرژی خورشیدی، زیست توده و زمین گرمایی در محدوده دمایی پایینی بین ۶۰ تا ۳۵۰ درجه سانتی گراد قرار دارند و معمولاً به صورت کامل مورد بهره برداری قرار نمی گیرند.  مورد استفاده از این حرارت در پیش گرمکن ها، آب گرم مصرفی و نیز تولید الکتریسیته است. از میان تکنولوژی‌های موجود برای استحصال این گرما می‌‌توان به چرخه آلی‌ رنکین (Organic Rankine Cycle) اشاره کرد.

چرخه آلی رنکین یکی از برترین، قابل اطمینان ترین و کارآمدترین فناوریهای تبدیل انرژی گرمایی به انرژی الکتریکی می باشد. این چرخه دارای ویژگیهای مطلوبی از قبیل ساختار ساده، اطمینان بالا، ابعاد کوچک، هزینه پائین و تعمیر و نگهداری آسان است. به عبارت ساده، این چرخه تلفات حرارتی را جذب و طی یک پروسه ترمودینامیکی آن را تبدیل به انرژی مکانیکی و نهایتا تبدیل به انرژی الکتریکی می کند. از لحاظ ساختار این چرخه بسیار شبیه به چرخه مرسوم رنکین می باشد با این تفاوت که به جای استفاده از آب به عنوان ماده کاری، از مبرد ها، هیدرکربن ها، اتر ها و سیلوکسنها استفاده می کند که در دما و فشار بسیار کمتری نسبت به آب تبدیل به بخار می شوند. این ویژگی باعث تطبیق پذیری مثال زدنی چرخه آلی رنکین برای جذب هر نوع منبع گرمایی با دامنه دمایی بین ۶۰ تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد می شود .افزایش مداوم تقاضا برای انرژی الکتریکی و نیز مشکلات روز افزون زیست محیطی ناشی از استفاده سوخت‌های فسیلی ، به کارگیری فنّاوری بازیافت تلفات حرارتی به عنوان یک ضرورت در کانون توجه قرار داده است.

یکی‌ از اصلی‌‌ترین اجزا این چرخه که راندمان کلی‌ سیستم را تعیین می‌‌کند، توربین آن می‌‌باشد به نحوی که طراحی موثر و دقیق آن بسیار حائز اهمیت است. اساسا توربین ORC به دو دسته محوری و گریز از مرکز (شعایی) تقسیم می‌‌شود. توربین‌های محوری برای سیستم‌هایی‌ با ظرفیت بالای ۱۰۰ کیلو وات و توربین‌های شعایی برای سیستم‌هایی با ظرفیت کمتر از ۵۰ کیلو وات کاربرد دارند.

تمرکز این پروژه بر روی طراحی یک مرحله (stage) از توربین گریز از مرکز (شعایی) با ظرفیت اسمی حدودا ۵۰ کیلو وات است. سیال کاری استفاده شده  R245fa است که دارای ویژگی‌‌های ترمودینامیکی منحصر به فرد می‌ باشد. نازل و روتور توربین شعایی هر یک به صورت جداگانه طراحی و شبکه بندی شده و به صورت یکپارچه در ANSYS CFX شبیه سازی شده ا‌ند.  فشار ورودی نازل برابر با ۱۲.۶۵ بار و دمای ورودی نازل برابر با ۱۰۲ درجه سانتی گراد است. نسبت انبساط (expansion ratio) و سرعت دورانی در نقطه طراحی به ترتیب برابر با ۶.۱۷ و rpm۲۹۷۸۲ در نظر گرفته شده ا‌ند.

هندسه و شبکه بندی:

برای ساخت هندسه نازل و روتور توربین شعایی از ابزار BladeGen در داخل workbench استفاده شده است. به ترتیب تمپلیت هایRadial turbine و De-Swirl Vane برای ساخت روتور و نازل به کار گرفته شده ا‌ند.

در این پروژه از ابزار TurboGrid که در داخل Workbench موجود است برای شبکه بندی (مش زدن) استفاده شده است. المان‌های structured hexagonal  برای ساخت شبکه به کار برده شده است.

تعداد کل المان‌ها برای یه پره از روتور برابر با  ۲۱۳۶۱۸ و برای یک پره از نازل برابر با  ۲۵۷۸۸۰ المان انتخاب شده است. این اعداد، بر اساس تحلیل وابستگی پارامتر‌های عملکرد به کیفیت شبکه (مش) به دست آمده است.

شرایط مرزی و سطوح رابط:

فشار و دمای Stagnation  یا Total در ورودی نازل و فشار استاتیک در خروجی‌ روتور به عنوان شرایط مرزی اعمال شده ا‌ند .از روش Stage یا Mixing plane برای اتصال اجزا دوار و غیر دوار استفاده شده است. این مدل میانگین گیری محیطی‌ جریان را از طریق باند‌های سطح رابط انجام می‌‌دهد و نتایج حالت پایدار در هر مرجع مختصات به دست می‌‌آیند.

مدلسازی آشفتگی‌ :(Turbulence)

برای توربو ماشین‌ها معمولاً از مدل Shear Stress Transport برای مدلسازی Turbulence استفاده می‌‌شود که این پروژه هم از این قاعده مستثنا نیست. دلیل آن قابلیت تفکیک مدل آشفتگی‌ در کنار دیواره‌ها و جریان‌های سیال با Reynolds بالا به صورت خودکار می‌‌باشد.

سیال کاری:

از آنجایی که ویژگی‌‌های ترمودینامیکی سیال انتخاب شده یعنی‌ R245fa در کتابخانه CFX موجود نمی‌‌باشد، تمامی‌ پارامتر‌های مربوطه به صورت مجزا برای این سیال با استفاده از اطلاعات منابع معتبر تعریف شده است (با در نظر گرفتن فرض سیال غیر ایده ال).

گسسته سازی معادلات:

برای حل معادلات انرژی، ممنتوم و پیوستگی از روش High Resolution Advection Scheme با Auto Timescale استفاده شده است و نهایتا نتایج به دست آمده به صورت کانتور‌های دما، فشار، سرعت و انتروپی ارائه شده ا‌ند.  

مشخصات فنی : ANM-09039182167

رژیم های سیالاتی

–, ——

نرم افزار اصلی

CFX, ANSYS

ورژن نرم افزار اصلی

ANSYS 19.2

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “شبیه سازی توربین گریز از مرکز (شعایی) با سیال R245fa برای چرخه آلی‌ رنکین (Organic Rankine Cycle)”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
logo-samandehi