Küçük ölçekli bir gaz türbini için ısı değiştirici tasarımı ve analizi

Bir gaz türbini, sürekli yanmalı içten yanmalı bir motor türüdür. Küçük ölçekli gaz türbinleri, 500 kW'a kadar güç üreten gaz türbinleridir. Bu içten yanmalı motorlar, geleneksel Otto ve Diesel motorlarının aksine, Brayton çevrimine göre çalışır. Bu gaz türbinlerinin, yaklaşık %50'lik yüksek verimlilik değerlerine ve yaklaşık %35'lik elektrik verimliliğine ulaşmak için geri kazanılmış bir enerji döngüsü ile çalıştırılması gerekir. Bu çalışmanın amacı, küçük ölçekli bir gaz türbininin verimliliğini artıracak bir ısı eşanjörü tasarlamaktır. Bu çalışmada, halihazırda mevcut olan küçük ölçekli bir gaz türbininin verimliliğinin arttırılması hedeflenmiştir. Bu, bir düzlem kanatlı Kompakt Isı Eşanjörü (PFCHE) ile birleştirilerek yapılmaktadır. Bu PFCHE, dikdörtgen kanatlardan ve bir çapraz akış kanat düzeninden oluşmaktadır. Ana malzeme, yüksek ısı direnci nedeniyle çeliktir. Isı eşanjörünün tasarımı Shah ve diğ. tarafından verilen algoritmaya göre yapılmıştır. Bu tasarım daha sonra uygun bir CAD aracı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen tasarımın, simülasyon testleri tam uyarlamalı ve otomatik bir mesh algoritması kullanılarak yapılmıştır. Bu simülasyon sonuçları daha sonra analiz edildmiş ve türbinin yanma odasına giren havanın sıcaklığında %32'lik bir artış olduğu bulunmuştur. Ayrıca, kanatçık yüksekliğinde %50'lik bir azalmanın, ısı eşanjörünün kanatçık veriminde %18'e kadar bir artışa neden olabileceği belirlenmiştir. Ayrıca, etkinlik değerinde %50'lik bir artışın, çıkış sıcaklığında %40 kadar bir artışa neden olabileceği tespit edilmiştşr.