CFD návrh rekuperátoru spalin

CFD Designing of the micro turbine recuperator

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

en

For high-speed micro gas turbine plants for electrical power and heat generation, a recuperator is needed to obtain a high thermal efficiency. The recuperator receives heat from the exhaust gas and preheats the compressor discharge air before it enters the combustion chamber. Such plants contribute to an ecological and environmental-friendly energy production. (Muley, Sundén, 2003) This paper deals with the computer modelling of the recuperator where a commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) code STAR-CD is being used for this purpose. The first part of the paper shows CFD ability to appreciate various heat transfer surfaces. Three different surfaces (cross corrugated surface, dimpled and rifled tube) are selected, modelled and compared. Next part of this paper describes the CFD evaluation of the required recuperator efficiency (92 percent). The last part of the paper considers simulations of the inlet/outlet manifolds where two construction variants are modelled and contrasted. Simulation results obtained are presented and discussed.

Rekuperátor spalin je klíčovým kompentem malých turbínových zdrojů. Rekuperátor odebírá teplo spalinám a přivádí jej stlačenému vzduchu před jeho vstupem do spalovací komory. Tím dochází ke zvýšení účinnosti celého zařízení. Příspěvek se zabývá počítačovým návrhem teplosměnných ploch rekuperátoru spalin s využitím CFD kódu STAR-CD. V první části článku jsou prováděny srovnání vlastností tří rozdílných teplosměnných ploch. V další části článku jsou pomocí CFD metodiky porovnány různé konstrukce vstupních úseků rekuperátoru spalin. Poslední část článku popisuje způsob ověření návrhu rekuperátoru spalin s účinností 92%. Všechny publikované výsledky simulací jsou diskutovány.

For high-speed micro gas turbine plants for electrical power and heat generation, a recuperator is needed to obtain a high thermal efficiency. The recuperator receives heat from the exhaust gas and preheats the compressor discharge air before it enters the combustion chamber. Such plants contribute to an ecological and environmental-friendly energy production. (Muley, Sundén, 2003) This paper deals with the computer modelling of the recuperator where a commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) code STAR-CD is being used for this purpose. The first part of the paper shows CFD ability to appreciate various heat transfer surfaces. Three different surfaces (cross corrugated surface, dimpled and rifled tube) are selected, modelled and compared. Next part of this paper describes the CFD evaluation of the required recuperator efficiency (92 percent). The last part of the paper considers simulations of the inlet/outlet manifolds where two construction variants are modelled and contrasted. Simulation results obtained are presented and discussed.

rekuperátor, CFD, mikroturbína, voštinový výměník

Recuperator, CFD, Microturbine, cross corrugated duct

2005

01.01.2005

CEA-Grenoble

Grenoble, Francie

2-9502555-0-7

Heat Transfer in Components and Systems for Sustainable Energy Technologies, Proceedings of the Heat-SET 2005 conference

1

8