بررسی توربو ماشین‌ها در سیکل کربن دی اکسید فوق بحرانی

Abstract

اخیرا سیکل‌های تولید توان کربن دی اکسید فوق بحرانی (sCO2) به عنوان جایگزینی برای دیگر سیکل‌های مرسوم تولید توان همچون سیکل بخار رانکین و سیکل برایتون توربین گاز پیشنهاد شده‌اند که علت آن راندمان تئوری بالاتر آن‌ها در دما‌های مشخص منبع گرمایی می‌باشد. همان طور که سیکل sCO2 در سال‌های اخیر مورد توجه صنایع قرار گرفته، باید تحقیقات گسترده‌ای در زمینه ظرفیت‌ها و محدودیت‌های این سیکل‌ انجام شود. کمپرسور‌ها و توربین‌ها بخش مهمی از سیکل کربن دی اکسید فوق بحرانی را تشکیل داده و به طور قابل توجهی بر محدوده عملیاتی سیکل، راندمان و هزینه‌ها تاثیر‌گذار می‌باشند. از ویژگی‌های سیکل sCO2 عملکرد پمپ و کمپرسور در نزدیکی نقطه بحرانی و عملکرد توربین در فشار، دما و چگالی بالا می‌باشد. این شرایط منجر به ساخت توربو ماشین‌هایی با ابعاد کوچک می‌شود و چالش‌هایی را برای طراحی توربو ماشین‌ها در سیکل sCO2 ایجاد می‌کند. در حال حاضر اغلب توجه‌ها در طراحی توربو ماشین‌های سیکل sCO2 معطوف به توربو ماشین‌های شعاعی بوده است که علت آن توانایی بهتر آن در کنترل خواص بحرانی سیال و برهم کنش جریان بین پره‌ها بوده است. در این پژوهش به مروری از روش‌های طراحی توربو ماشین‌ها در سیکل sCO2، بررسی نمونه‌های اولیه و طرح‌های موجود و همچنین مزایا و مشکلات موجود در طراحی برخی از اجزا پرداخته خواهد شد. علاوه بر این، جدیدترین مطالعات اخیر در زمینه شبیه‌سازی عددی توربو ماشین‌ها در سیکل sCO2 بررسی خواهند شد.