Integracja turbiny gazowej z silnikiem Stirlinga i odzyskiem ciepła
Integration of the gas turbine with the Stirling engine and heat recovery
Janusz Kotowicz, Mateusz Brzęczek
Streszczenie
W artykule przedstawiono analizę termodynamiczną turbiny gazowej z chłodzeniem powietrznym otwartym
(konwekcyjnym) współpracującej z silnikiem Stirlinga dla dwóch założonych wartości stosunku ciśnień w sprężarce powietrza
(β = 23 oraz β = 29). Integracja bazuje na wykorzystaniu ciepła powietrza chłodzącego układ łopatkowy ekspandera
turbiny gazowej jako górnego źródła ciepła w silniku Stirlinga. Jako jednostki referencyjne przyjęto turbiny gazowe z zastosowaną
chłodnicą powietrza chłodzącego dla tych samych wartości sprężu β. W pracy przedstawiono analizowane struktury
turbin gazowych, ich założenia, metodologię obliczeń oraz wyniki analizy. Rezultaty analizy dowodzą, iż implementacja
silnika Stirlinga na nitce powietrza chłodzącego turbinę powoduje wzrost sprawności elektrycznej netto całego układu nawet
o 1,22 punktu procentowego dla β = 29. W przeciwieństwie do zastosowania chłodnicy powietrza chłodzącego rozwiązanie
z zastosowaniem silnika Stirlinga może być wykorzystane zarówno w turbinach gazowych pracujących w układach kombinowanych
jak i tych funkcjonujących jako jednostki autonomiczne.
(konwekcyjnym) współpracującej z silnikiem Stirlinga dla dwóch założonych wartości stosunku ciśnień w sprężarce powietrza
(β = 23 oraz β = 29). Integracja bazuje na wykorzystaniu ciepła powietrza chłodzącego układ łopatkowy ekspandera
turbiny gazowej jako górnego źródła ciepła w silniku Stirlinga. Jako jednostki referencyjne przyjęto turbiny gazowe z zastosowaną
chłodnicą powietrza chłodzącego dla tych samych wartości sprężu β. W pracy przedstawiono analizowane struktury
turbin gazowych, ich założenia, metodologię obliczeń oraz wyniki analizy. Rezultaty analizy dowodzą, iż implementacja
silnika Stirlinga na nitce powietrza chłodzącego turbinę powoduje wzrost sprawności elektrycznej netto całego układu nawet
o 1,22 punktu procentowego dla β = 29. W przeciwieństwie do zastosowania chłodnicy powietrza chłodzącego rozwiązanie
z zastosowaniem silnika Stirlinga może być wykorzystane zarówno w turbinach gazowych pracujących w układach kombinowanych
jak i tych funkcjonujących jako jednostki autonomiczne.