Flownex1次元熱流体解析

コンバインドサイクルのモデル化と過渡解析

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コンバインドサイクルとは

コンバインドサイクルはガスタービン(ブレイトンサイクル)と蒸気タービン(ランキンサイクル)を組み合わせた発電方式です。ガスタービンの燃焼器出口では1,100~1,500℃の高温燃焼ガスを発生させてタービンを回しますが、500~600℃の排ガスが放出されます。この排熱を利用して排熱回収ボイラー(HRSG)で蒸気を作り、蒸気タービンを回します。多軸型コンバインドサイクルの模式図を図 1に示します。

コンバインドサイクルの模式図

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Flownexによるモデル化

Flownexによる多軸型コンバインドサイクルの簡易モデルを図 2に示します。

Flownexによるコンバインドサイクル

3

シナリオ設定

シナリオ設定により、燃料(天然ガス)の供給量を減少させます(図 3の紫線)。

シナリオ設定による燃料供給量の変化

過渡解析結果

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発電出力の変化

燃料供給量の変化によって、他のパラメータがどのように変化するかを観察します。図 4は、黒線:圧縮機の消費電力、緑線:ガスタービンの発電出力、赤線:ガスタービン発電出力-圧縮機消費電力、青線:蒸気タービン発電出力です。

発電出力等の変化

5

タンク内液面の変化

図 5は排熱回収ボイラー(HRSG)と復水器の液面の高さです。赤線:HRSGの液面、青線:復水器の液面。

タンク内の液面の高さ

サイクル線図と性能曲線

ランキンサイクルのT-s線図

機器の性能曲線と動作点

圧縮機の性能曲線

図 7 圧縮機の性能曲線(縦軸:圧力比、横軸:修正流量)と動作点

ガスタービンの性能曲線

図 8 ガスタービンの性能曲線(縦軸:圧力比、横軸:修正流量)と動作点

蒸気タービンの性能曲線

図 9 蒸気タービンの性能曲線(縦軸:タービン効率、横軸:修正流量)と動作点

感度分析

燃料供給量と燃焼温度の感度分析

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