Εμβάθυνση στη μοντελοποίηση λέβητα ανάκτησης θερμότητας και εφαρμογή σε συνδυασμένο κύκλο

Κατσούλη, Μαρία; Katsouli, Maria

dc.contributor.author	Κατσούλη, Μαρία	el
dc.contributor.author	Katsouli, Maria	en
dc.date.accessioned	2016-07-15T07:34:28Z
dc.date.available	2016-07-15T07:34:28Z
dc.date.issued	2016-07-15
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43116
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12848
dc.rights	Default License
dc.subject	Λέβητας ανάκτησης θερμότητας	el
dc.subject	Μοντελοποίηση συνιστωσών	el
dc.subject	Συνδυασμένος κύκλος	el
dc.subject	Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας	el
dc.subject	Heat recovery steam generator	en
dc.subject	PROOSIS	en
dc.subject	Component modeling	en
dc.subject	Heat transfer coefficient	en
dc.subject	Combined cycle power Plant (CCPP)	en
dc.title	Εμβάθυνση στη μοντελοποίηση λέβητα ανάκτησης θερμότητας και εφαρμογή σε συνδυασμένο κύκλο	el
dc.title	Advanced modeling of heat recovery steam generator and application to combined rower plant	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Θερμοδυναμική	el
heal.classification	Thermodynamics	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/110ac37eff2b603f1775724ef374f54b7ba1ddc0
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/110ac37eff2b603f1775724ef374f54b7ba1ddc0
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-08
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μοντελοποίηση των συνιστωσών ενός Λέβητα Ανάκτησης Θερμότητας (ΛΑΘ) λαμβάνοντας υπόψη τη γεωμετρία, την φάση του εργαζόμενου μέσου και την κατάσταση υγείας τους, με στόχο την ακριβέστερη μοντελοποίηση μονάδων συνδυασμένου κύκλου. Αρχικά, αναπτύχθηκε ένα απλοϊκό μοντέλο προσομοίωσης όπου ο ολικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας, υπολογίζεται με βάση μια τιμή αναφοράς και την παροχή του καυσαερίου. Η απαίτηση της γνώσης του συντελεστή στις συνθήκες αναφοράς καθώς και οι βαθμιαία αυξανόμενες αποκλίσεις του απλοϊκού μοντέλου μακριά από το σημείο σχεδίασης, δημιούργησαν την ανάγκη ανάπτυξης ενός αναλυτικότερου μοντέλου. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκε αρχικά εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση με έμφαση στις σχέσεις υπολογισμού του ολικού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας, λαμβάνοντας υπ’ όψιν τη γεωμετρία των εναλλακτών, τα φαινόμενα μεταφοράς θερμότητας που λαμβάνουν χώρα σε κάθε συνιστώσα και την κατάσταση υγείας του ΛΑΘ. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε η μοντελοποίηση των συνιστωσών στο υπολογιστικό πρόγραμμα PROOSIS. Για την πιστοποίηση της ορθής λειτουργίας του μοντέλου, αρχικά πραγματοποιήθηκαν παραμετρικές μελέτες, μεταβάλλοντας τις βασικές παραμέτρους εισόδου του μοντέλου. Παράλληλα, έγιναν συγκρίσεις των αποτελεσμάτων του μοντέλου με διαθέσιμα δεδομένα από εγχειρίδιο κατασκευαστή σύγχρονης μονάδας συνδυασμένου κύκλου. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκε λέβητας μιας πίεσης με σκοπό την σύγκριση των αποτελεσμάτων του αναλυτικού και του απλοϊκού μοντέλου. Χρησιμοποιήθηκαν και σε αυτή την περίπτωση δεδομένα από το εγχειρίδιο του κατασκευαστή για δυο περιπτώσεις λειτουργίας, στο 80% και στο 50% του συνολικού φορτίου της μονάδας. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε το συνολικό μοντέλο του ΛΑΘ τριών πιέσεων της μονάδας χρησιμοποιώντας τόσο το αναλυτικό όσο και το απλοϊκό μοντέλο, τα οποία βαθμονομήθηκαν χρησιμοποιώντας πραγματικές μετρήσεις, μέσω διαδικασίας βελτιστοποίησης. Για την πιστοποίηση του μοντέλου πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις για ένα εύρος λειτουργίας από το 100% μέχρι το 60% του φορτίου. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν μελέτες για την επίδραση των επικαθίσεων εσωτερικά και εξωτερικά των σωλήνων του ΛΑΘ στον ολικό συντελεστή μεταφοράς θερμότητας για κάθε συνιστώσα αλλά και στις συνολικές επιδόσεις του ΛΑΘ.	el
heal.abstract	This diploma thesis is concerned with the modelling of Heat Recovery Steam Generator (HRSG) main components, namely Economizer, Evaporator and Superheater. The component models developed take into account the heat exchanger geometry, the thermodynamic state of the working fluid and include suitable factors to simulate internal and external fouling. A modification factor is also incorporated in the overall heat transfer coefficient calculation to allow calibration and adaptation of the models to available data. Initially, an extensive literature review is carried out in order to establish appropriate semi-empirical heat transfer correlations according to the heat exchanger configuration, its geometry and the underlying heat transfer phenomena that take place in the component. Next, suitable mathematical models of these components are developed in a commercial object-oriented environment (PROOSIS). These models are validated at component level against OEM (Original Equipment Manufacturer) data provided in the manual of an industrial three-pressure HRSG of a Combined Cycle Power Plant (CCPP). Based on this HSRG, a single-pressure model is constructed using only the High Pressure (HP) Economizer, Evaporator and Superheater elements. This model is then calibrated at 100% CCPP load according to the OEM data. Off-design simulations at 80% and 50% loads are then carried out and compared with the corresponding OEM data. Differences of less than 1% in temperature and mass flow are obtained. The improved accuracy of the present modelling approach at part load is further demonstrated by comparing these results with the ones obtained when using an existing basic model that calculates the total heat transfer coefficient according to a reference value and the exhaust gas mass flow. Finally, the model of the entire three-pressure HRSG is created and calibrated with actual data from the plant through an optimization procedure. Simulations are carried out over the range from 100% to 60% of the load. Differences between simulations and measurements are less than 2% for all parameters but the mass flow in the middle part of the operating range where values of over 10% are noticed and attributed to the lower accuracy of the mass flow measurement and possibly transient operation. Lastly, the influence of HRSG tube fouling on heat transfer coefficient and overall HRSG performance is studied through sensitivity and parametric studies.	en
heal.advisorName	Αρετάκης, Νικόλαος	el
heal.advisorName	Aretakis, Nikolaos	en
heal.committeeMemberName	Αρετάκης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος	el
heal.committeeMemberName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	132 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true