Προκαταρκτική αποτίμηση προσθήκης ηλιοθερμικών συνιστωσών σε μονάδα συνδυασμένου κύκλου

Καφεζής, Νικόλαος; Kafezis, Nikolaos

dc.contributor.author	Καφεζής, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Kafezis, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2020-12-01T09:56:32Z
dc.date.available	2020-12-01T09:56:32Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52123
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19821
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ηλιακή ενέργεια	el
dc.subject	Στροβιλομηχανές	el
dc.subject	Ηλιοθερμικές διατάξεις	el
dc.subject	Μηχανολογία	el
dc.subject	Παραγωγή ισχύος	el
dc.subject	Solar energy	en
dc.subject	Thermal turbomachines	en
dc.subject	STPP	en
dc.subject	Mechanical engineering	en
dc.subject	Power generation	en
dc.title	Προκαταρκτική αποτίμηση προσθήκης ηλιοθερμικών συνιστωσών σε μονάδα συνδυασμένου κύκλου	el
dc.title	Preliminary assessment of solar thermal components' add in combined cycle unit	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Στροβιλομηχανές	el
heal.classification	Ηλιοθερμικές διατάξεις	el
heal.classification	Ηλιακές υβριδικές διατάξεις	el
heal.classification	Παραγωγή ισχύος	el
heal.classification	Προσομοίωση λειτουργίας	el
heal.classification	Thermal turbomachines	en
heal.classification	Solar thermal power plants	en
heal.classification	Solar hybrid	en
heal.classification	Power generation	en
heal.classification	Performance modeling	en
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-09
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μοντελοποίηση, παραμετρική μελέτη λειτουργίας και βελτίωση ενός απλοποιημένου μοντέλου υπάρχουσας μονάδας συνδυασμένου κύκλου αεριοστροβίλου με χρήση ηλιακής ενέργειας. Στόχος είναι είτε η αύξηση της ισχύος του συνδυασμένου κύκλου χωρίς αύξηση της κατανάλωσης καυσίμου των μηχανών, είτε η μείωση της κατανάλωσης καυσίμου με επίτευξη παραπλήσιας ισχύος. Σε κάθε περίπτωση στοχεύουμε σε όσο δυνατόν μικρότερο κόστος παραγωγής ενέργειας, ώστε η επένδυση να είναι ανταγωνιστική. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε αρχικά εκτενής βιβλιογραφική έρευνα και ανασκόπηση πάνω στην υβριδοποίηση των κύκλων αεριοστροβίλου και ατμοστροβίλου, καθώς και εντοπισμός των σύγχρονων τάσεων που επικρατούν παγκοσμίως τα τελευταία χρόνια. Συγκεκριμένα έγινε επιλογή του βέλτιστου τρόπου υβριδοποίησης απλοποιημένου μοντέλου της μονάδας V στη Μεγαλόπολη και συγκροτήθηκαν δύο βελτιωμένα μοντέλα του συνδυασμένου κύκλου με χρήση ηλιακής ενέργειας στο υπολογιστικό πρόγραμμα PROOSIS. Αρχικά αναπτύχθηκαν απλοϊκά μοντέλα προσομοίωσης για τα περισσότερα επιμέρους στοιχεία του συνδυασμένου κύκλου, με σκοπό τη σχεδίασή τους ώστε να λειτουργούν σωστά κατά τη μεταξύ τους σύνδεση και ολοκλήρωση του κύκλου. Στη συνέχεια συγκροτήθηκε το απλοποιημένο μοντέλο συνδυασμένου κύκλου με 2 αεριοστροβίλους, 2 ΛΑΘ (Λέβητας Ανάκτησης Θερμότητας), 1 ατμοστρόβιλο μίας πίεσης, συμπυκνωτή και αντλία. Αφού επιτεύχθηκε η σωστή λειτουργία του μοντέλου στο σημείο σχεδίασης, πραγματοποιήθηκαν παραμετρικές μελέτες για διαφορετικά σημεία λειτουργίας και μερικά φορτία με σκοπό την πιστοποίηση της ορθής λειτουργίας του μοντέλου. Οι παραμετρικές μελέτες αφορούν μεταβολές στα δεδομένα εισόδου των 2 μηχανών, όπως πίεση και θερμοκρασία περιβάλλοντος, καθώς και μεταβολές της παραγόμενης ηλεκτρικής ισχύος από τις 3 συνολικά γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος. Η ενσωμάτωση των ηλιακών συλλεκτών επιλέχθηκε να γίνει στον κύκλο του ατμοστροβίλου, καθώς εκεί απαιτούνται οι ελάχιστες τροποποιήσεις του αρχικού κύκλου. Έτσι δημιουργήθηκαν τα δύο τελικά μοντέλα του υβριδικού συνδυασμένου κύκλου. Και για τα δύο σενάρια υβριδοποίησης πραγματοποιήθηκαν παραμετρικές μελέτες για λειτουργία σε όλη τη διάρκεια του χρόνου, καθώς και για διαφορετικά μεγέθη πεδίου κατόπτρων. Τέλος πραγματοποιήθηκε οικονομική ανάλυση και για τα δύο σενάρια υβριδοποίησης του συνδυασμένου κύκλου, καθώς και σύγκριση μεταξύ τους. Στη συγκεκριμένη εργασία σκοπός μας ήταν να μελετήσουμε τις τάσεις μεταβολής μεγεθών και να αναπτύξουμε ένα περιβάλλον το οποίο θα μπορεί να αποτελέσει τη βάση για περαιτέρω μελέτες. Τα ποσοτικά μας αποτελέσματα είναι, συνεπώς, ενδεικτικά και δεν θα πρέπει να θεωρούνται ως ακριβείς εκτιμήσεις.	el
heal.abstract	The purpose of this thesis is the modeling, parametric study and improvement of a simplified model of an existing combined-cycle gas turbine unit using solar energy. The goal is either to increase the power of the combined cycle without increasing the fuel consumption of the engines, or to reduce the fuel consumption by achieving similar power. In any case, we aim at the lowest possible cost of energy production, so that the investment is competitive. To this end, extensive bibliographic research and review on the hybridization of gas turbine and steam turbine cycles was initially carried out, as well as the identification of current trends worldwide in recent years. In particular, the optimum hybrid model of unit V hybridization in Megalopolis was selected and two improved models of the combined cycle using solar energy was developed in the PROOSIS software. Simplistic simulation models were initially developed for most of the individual components of the combined cycle, with the aim of designing them to function properly when interconnecting and completing the cycle. Then the simplified combined cycle model with 2 gas turbines, 2 HRSGs (Heat Recovery Steam Generator), 1 single pressure steam turbine, condenser and pump was developed. After the model was properly functioning at the design point, parametric studies were performed for different operating points and different loads in order to verify the correct operation of the model. The parametric studies refer to changes in the input data of the 2 motors, such as ambient pressure and temperature, as well as changes in the electrical power produced by the 3 total AC generators. The integration of solar panels was chosen to take place in the steam turbine cycle, as it requires minimal modifications to the initial cycle. This is how the final models of the hybrid combined cycle were created. For both hybridization scenarios, parametric studies were performed for year-round operation, as well as for different mirror field sizes. Finally, an economic analysis was carried out for both hybridization scenarios of the combined cycle, as well as a comparison between them. In this thesis our aim was to study the magnitudes’ change trends and to develop an environment that can be the basis for further studies. Our quantitative results are therefore indicative and should not be considered as accurate estimates.	en
heal.advisorName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος	el
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	149 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false