Ökning av turbineffekten i en mikrogasturbin med ånginjicering
Detta kandidateexamensarbete behandlar en mikrogasturbin som med luft som arbetsmedium används för att generera elström samt värma vatten. Syftet med arbetet är att studera den ökning av den befintliga turbineffekten som är möjlig genom att modifiera luftcykeln med injicering av vattenånga. Inledande studerades den befintliga termodynamiska cykeln i företaget Compowers mikrogasturbin modell ET10 för att förstå hur den termodynamiskt fungerar. Detta har skett i samråd med Compower utifrån material de tillhandahåller. Vidare studerades en mängd vetenskapliga artiklar samt en del litteratur för att få en bild av hur ånginjicerade mikrogasturbiner fungerar. Utifrån denna vetskap kunde sedan beräkningsmodeller för den termodynamiska processen samt den ekonomiska analysen för modifikationen av mikroturbinen utarbetas. En schematisk modell av mikrogasturbinen med ånginjicering introducerat framtogs utifrån systemgränser och antaganden. Från denna schematiska bild organiserades ekvationerna för att beräkna turbineffekten och från denna den resulterande eleffekten som mikrogasturbinens generator kan generera. Den ekonomiska analysen utförs genom beräkning enligt payback-/återbetalningsmetoden för att se om en modifikation med ånginjicering av den befintliga processen är ekonomiskt lönsam. Arbetet resulterade i ett spann gynnsamma fall för olika massflöden och temperaturer på den injicerade ångan. En känslighetsanalys av den framtagna beräkningsmodellen påvisade en viss känslighet för variationer i temperatur på ångan och en mycket stor känslighet på det massflöde ångan injiceras med. Sammanfattningsvis gav ånginjiceringen en maximal effektökning på 13,6 % från cykelns effekt på 6,16 kW till en elektrisk uteffekt på 7,00 kW förutsatt att ångan injiceras vid turbininloppet med en temperatur om 1 043,15 K motsvarande 770 °C, ett tryck över 3 bar och med massflödet 1,5 % av massflödet på luft. Utifrån denna studie är det möjligt att vidare utveckla det föreslagna ånginjiceringssystemet samt att simulera ånginjiceringen baserat på experimentell data istället för den från Compower tillhandahållna idealdata denna studie har som grund.