Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1394
5
1
gregorian
2015
8
1
15
6
online
1
fulltext
fa
مدل سازی ترمودینامیکی یک واحد توان کمکی مجهز به پیل سوختی اکسید جامد لوله ای با کاربرد در سیستم های پیشرانش هوایی
Thermodynamic Modeling of an Auxiliary Power Unit Equipped to a Tubular Solid Oxide Fuel Cell with Application in Aerospace Power System
قابلیت پیلهایسوختی اکسیدجامد در ترکیب با سیکل توربین گاز سبب شده است که سیستم ترکیبی حاصل به عنوان یک سیستم تولید توان جدید مد نظر پژوهشگران مختلف قرار گیرد. از کاربردهای مهم این نوع سیستمهای هیبریدی استفاده از آنها در واحدهای پیشرانش هواپیماهای بدون سرنشین و مسافربری به عنوان واحد توان کمکی میباشد. هدف عمده این تحقیق طراحی یک سیستم تولید توان کمکی هیبریدی مجهز به پیلسوختی اکسید جامد است که در آینده نزدیک یکی از نیازهای اساسی جهت تولید توان الکتریکی در هواپیماهای بزرگ خواهد بود. پارامترهای طراحی و متغیرهای تصمیمگیری در تحلیل سیستم، نسبت فشار کمپرسور، دمای گازهای ورودی به توربین و تعداد سلول پیل انتخاب شدهاند. نتایج نشان میدهد که افزایش فشار کاری سیستم سبب کاهش دمای گازهای خروجی از توربین و دمای کاری پیل شده و این مساله به شدت بر روی توان تولیدی و راندمان الکتریکی سیستم اثر میگذارد. در دمای 1000 درجه سلسیوس برای گازهای ورودی به توربین راندمان الکتریکی سیستم در حدود 49 درصد میباشد. حداکثر راندمان الکتریکی سیستم در پیلسوختی نیز در حدود 55 درصد برآورد میگردد. بررسی نتایج به دست آمده نشان میدهد که در صورت کنترل حرارت تولید شده در پیل و استفاده مفید از آن راندمان کلی سیستم تا حدود 84 درصد قابل افزایش خواهد بود. از طرف دیگر افزایش تعداد سلولهای توده پیلسوختی سبب افزایش راندمان الکتریکی و کاهش راندمان کلی سیستم هیبریدی خواهد شد.
Solid oxide fuel cells competence in combination with gas turbine cycle has caused the obtained synthetic system to become as a new power production system in consideration of different researchers. One of the important applications of this type of hybrid systems is to use them in UAV propulsion systems and in airliners as an APU. The main purpose of this research is design of a hybrid APU equipped to solid oxide fuel cell that would be one of the basic requirements for electric power generation in larger aircrafts in the future. Design parameters and decision-making variables in analysis of this system are the compressor pressure ratio, gas temperatures entrance to turbine and the number of selected cells. The results show that the system’s increasing pressure causes decrease in the temperature of outlet gases from the turbine and the cell’s operating temperature; and this problem severely affects the productivity and efficiency of the electrical system. At 1000 ° C for entrance gases to the turbine, electrical efficiency of system is about 49 percent. Also, the maximum electrical efficiency of the system in fuel cell is estimated to be about 55 percent. The obtained result shows that in case of controlling the generated heat in the cell and effective usage of it, the overall system efficiency will be augmentable about 84 percent. On the other hand, increasing the number of cells will cause increasing electrical efficiency and reducing the overall efficiency of the fuel cell hybrid system.
واحد توان کمکی,پیلسوختی اکسید جامد,توربین گاز,سیستم ترکیبی,راندمان
Auxiliary Power Unit,Solid oxide fuel cell,Gas Turbine,Hybrid System,efficiency
132
144
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-5260&slc_lang=fa&sid=15
Jamasb
Pirkandi
جاماسب
پیرکندی
100319475328460056606
100319475328460056606
Yes
استادیار-دانشگاه صنعتی مالک اشتر - مجتمع دانشگاهی هوافضا
Mostafa
Mahmoodi
مصطفی
محمودی
100319475328460056607
100319475328460056607
No
عضو هیات علمی / دانشگاه صنعتی مالک اشتر
Farhad
Amanlo
فرهاد
امانلو
100319475328460056608
100319475328460056608
No
کارشناس ارشد / دانشگاه صنعتی مالک اشتر