Performance Analysis of a Gas Turbine Cycle Equipped with a Double Acting Type Stirling Engine in a Power Generating Unit

Authors

Abstract

The aim of this study is to investigate the performance of a gas turbine cycle equipped with a Stirling engine from the thermodynamic point of view. In this system, a part of the heat loss from the gas turbine is transmitted to a Stirling engine to generate more power. In the analysis of the proposed system, the governing equations of the hybrid cycles are modeled in MATLAB software and Schmidt, and ideal adiabatic models are used to solve the Stirling engine. In the analysis of the hybrid cycle, the compressor pressure ratio and turbine inlet temperature are considered as two Important and effective parameters. The results show that reducing the compressor pressure ratio and increasing the turbine inlet temperature improve the performance of the Stirling engine. The results indicate that the use of the hybrid gas turbine cycle and the Stirling engine will increase the power of the gas turbine from 268 kW to 468/6 kW, based on the Schmidt model, and 457/3 kW, based on the ideal adiabatic model. Also, the electrical efficiency of the system increases by 18/1%, based on the Schmidt model, and about 17/1%, based on the ideal adiabatic model.

Keywords


[1] حیدری، محمد، عرب‌پوریان، فریدون، قیطرانی، فریدون و مطیع بیرجندی، علی‌اکبر، تکنولوژی و کارگاه تعمیر لوازم خانگی، شرکت چاپ و نشر کتاب‌های درسی ایران، 1395. [2] زونتاگ، ریچارد ا، بورگناگ، کلاوس و وین وایلن، گوردن ج، اصول ترمودینامیک، ترجمۀ حسنوند، محسن و رمضانی، محمد‌علی، انتشارات نورپردازان، چاپ دوم، 1385. [3] Anyanwu, E. E. and Ogueke, N.V., "Thermodynamic Design Procedure for Solid Adsorption Solar Refrigerator", Renewable Energy, Vol. 30, pp. 81-96, 2005. [4] Hildbrand, C, Dind, P, Pons, M. and Buchter, F., "A New Solar Powered Adsorption Refrigerator with High Performance", Solar Energy, Vol. 77, pp. 311-318, 2004. [5] Buchter, F, Dind, P. and Pons, M., "An Experimental Solar-Powered Adsorptive Refrigerator Tested in Burkina-Faso", International Journal of Refrigeration, Vol. 26, pp. 79-86, 2003. [6] غیثی، امیر‌رضا، فرخنده، محمد، یخچال جذبی خورشیدی، اختراع به شماره ثبت 27685، 1380. [7] تفنگچی، علی‌رضا، سردکننده یا یخچال خورشیدی، اختراع به شماره ثبت 69345، 1389. [8] جوزدانی، سید علی‌شریف، یخچال خورشیدی مسافرتی (کامیون، اتوبوس)، اختراع به شماره ثبت 72789، 1389. [9] بازارگان، مجید، تقی‌پور، مهران، ساخت یخچال خورشیدی، اختراع به شماره ثبت 81723، 1392. [10] Taylor, R. A. and Solbrekken, G., "Comprehensive System-Level Optimization of Thermoelectric Devices for Electronic Cooling Applications", IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, Vol. 31, pp. 23-31, 2008. [11] The Heatsink Guide: Peltier Guide, Part 1. http://www.heatsink-guide.com/peltier.htm. [12] Thermoelectric cooling. https://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_cooling [13] سایت علمی ردرونیک: https://redronic.com/wiki/thermoelectric-cooling [14] پتانسیل تابش و نقشه تابش خورشید در ایران، وزارت نیرو، سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی برق (ساتبا). http://www.satba.gov.ir/fa /sun/potential. [15] شیگلی، جوزف، میشگه، چارلز، طراحی اجزاء ماشین، ترجمۀ زارع‌پور، غلامرضا، انتشارات نص، جلد اول، چاپ دوم، 1384. [16] Lubitz, W. D., “Effect of Manual Tilt Adjustments on Incident Irradiance on Fixed and Tracking Solar Panels”, Applied Energy, Vol. 88, pp. 1710-1719, 2011. [17] فرهادی، پیام، فرهادی بانسوله، بهمن، کامل‌ترین مرجع کاربردی SolidWorks Flow Simulation ، انتشارات طاق‌بستان، چاپ اول، 1395.