طراحی و جایگزینی کمپرسور محوری سه‌طبقه با کمپرسور گریزازمرکز در توربین گازی به منظور ارتقاء عملکرد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف.

چکیده

در این پژوهش، با هدف ارتقاء عملکرد یک توربین گازی، امکان جایگزینی کمپرسور گریز از مرکز با یک کمپرسور محوری چند طبقه بررسی شد. این تحقیق بر روی توربین گازی دانشگاه صنعتی شریف انجام گردید. ابتدا، کد یک بعدی برای پیش‌بینی عملکرد کمپرسور محوری نوشته شد و نتایج آن با داده‌های تجربی مقایسه گردید. سپس، یک کمپرسور محوری سه طبقه، جایگزین کمپرسور گریز از مرکز موجود، طراحی شد. در ادامه، عملکرد این ترکیب جدید با کمپرسور اولیه مقایسه گردید.  نتایج نشان داد که جایگزینی پیشنهادی منجر به بهبود قابل توجهی در عملکرد توربین گازی می‌شود. به طور خاص، بازده آیزنتروپیک کمپرسور جدید در خط کاری بیش از 10 درصد افزایش می‌یابد. نسبت فشار آن نیز در نقطه طراحی 4/9 درصد ازدیاد دارد. این تحقیق نشان می‌دهد که با استفاده از طراحی‌های نوین، می‌توان به بهبود عملکرد این توربین‌ گازی دست یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design and Replacement of a Three-Stage Axial Compressor with a Centrifugal Compressor in a Gas Turbine to Enhance Performance

نویسندگان [English]

  • Ali hajilouy
  • MohammadReza Khajekoolaki
Faculty of Mechanical Engineering of Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Dynamic compressors are vital components in gas turbines and various industrial applications such as transportation, power generation, oil refineries, and petrochemical plants. The gas turbine at the Gas Turbine Laboratory of Sharif University of Technology uses a two-stage combined compressor with an axial first stage and a centrifugal second stage. This study investigates replacing the centrifugal stage with a multi-stage axial compressor to enhance turbine performance. A one-dimensional model was developed and validated against experimental data to predict compressor behavior under design and off-design conditions. Based on this analysis, a three-stage axial compressor and a new stator were designed, forming a four-stage axial configuration. Performance predictions indicate that the proposed design achieves 10.1–15.1% higher isentropic efficiency along the operating line, and at speeds above 90% of the design point, its pressure ratio surpasses that of the existing combined compressor by up to 9.4%. The results confirm that replacing the centrifugal stage with the new axial compressor is both feasible and beneficial, improving performance while reducing engine diameter.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Axial compressor
  • gas turbine
  • performance improvement
  • one-dimensional modeling