همان طور که در شکل (۳-۷) مشخص است، هوای ورودی پس از گذر از فیلتر وارد کمپرسور شده و پس از فشرده شدن، ازقسمت رکوپراتور عبور می­ کند. در این قسمت دمای هوا به واسطه دمای گازهای خروجی از توربین افزایش پیدا می­ کند. هوا پس از گرم شدن وارد محفظه احتراق و پس از ترکیب با سوخت، مشتعل می­گردد. هوای مشتعل و داغ باسرعت زیاد به توربین وارد شده و پس از برخورد به پره­های توربین باعث به گردش درآوردن پره­های آن می­ شود. سپس در انتها گازهای داغ از اگزوز وارد قسمت رکوپراتور شده و سیکل به طور پیوسته تکرار می­گردد. بخشی از نیروی تولید شده توسط توربین صرف چرخاندن کمپرسور هوا و باقی مانده ازطریق یک شفت رابط به ژنراتور منتقل می­ شود و برق تولیدی توسط ژنراتور پس از تنظیم شدن به مصرف می­رسد. بنابراین میکروتوربین­ها سیستم­های بسیار ساده­ای هستند که معمولا تنها دارای یک جزء متحرک می­باشند. این جزء متحرک یک شافت سرعت بالا است که کمپرسور، چرخ توربین و ژنراتور راتحمل می­ کند. این شافت به جای سوار شدن بر روی یاتاقان روغن­کاری شده که در اکثر توربین­های احتراقی مورد استفاده قرار می­گیرد، بر روی یاتاقان هوایی سوار شده است. این امر باعث کاهش هزینه تعمیرات و پیچیدگی فنی می­گردد.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

میکروتوربین­ها بطور کلی شامل دو نوع تک شافتی و دو شافتی می­باشند. در مدل تک شافتی، یک توربین، کمپرسور و ژنراتور را می­چرخاند درحالیکه در مدل دو شافتی، توربین گرداننده کمپرسور بر روی یک شافت و توربین گرداننده ژنراتور بر روی شافت دیگر واقع شده است. درمدل های دو شافتی می­توان با استفاده ازیک توربین جداگانه برای ژنراتور و استفاده از جعبه دنده و به کار بردن ژنراتورهای سنکرون معمولی (مثلا باسرعت گردش۳۶۰۰ دور بر دقیقه است) فرکانس مناسب برای مصرف کننده را مستقیماً تولید نمود. در این نوع میکروتوربین­ها فشارها کمتر و عمر ماشین طولانی­تر خواهدبود. البته معمولا هزینه این نوع میکروتوربین­ها بیشتر از نوع تک شافتی می­باشد. مدل­های تک شافتی معمولا برای بهره برداری درسرعت چرخش بسیار بالا ( در برخی مدل­ها بیش از ۱۰۰۰۰۰ دور بردقیقه) طراحی می­گردند و جریان متناوب تولید شده توسط ژنراتور آنها دارای فرکانس بسیار بالایی می­باشد. در ژنراتورهای سرعت بالای مدل­های تک شافتی، معمولاً یک ماده مغناطیس دائم به کار می­رود و لازم است که خروجی فرکانس بالای آن (دررنج ۱۰۰۰ تا ۳۰۰۰ هرتز) به فرکانس مطلوب (۵۰ تا۶۰ هرتز) تبدیل شود. لازم به ذکراست که اکثر میکروتوربین­ها از نوع تک شافتی می­باشند و ژنراتورهای فرکانس بالا که تکنولوژی جدیدتری هستند، مورداستفاده قرارمی­گیرند.
۳-۳ میکروتوربین­های ساده
این دسته از میکروتوربین­ها در مقایسه با اجزای میکروتوربین­های دسته اول رکوپراتور ندارند و چون حرارت خروجی گازهای حاصل ازاحتراق توربین را برای پیش گرم کردن هوای محفظه احتراق بازیافت نمی کنند، مصرف سوخت بالاتری نسبت به میکروتوربین­های رکوپراتوردار دارند و در نتیجه بازدهی آنها نیز کمتر و در حدود ۱۵ درصد می­باشد. سیستم عملکرد این میکروتوربین­ها مشابه با میکروتوربین­های رکوپراتور دار است. مزایا و معایب عمومی استفاده از میکروتوربین­ها درجدول (۳-۲) ارائه شده است.
جدول (۳-۲) مزایا و معایب میکروتوربین­ها

۳-۴ میکروتوربین­ها بر اساس سیستم تولید همزمان برق وگرما
در کاربردهای تولید همزمان با بهره گرفتن از یک مبدل حرارتی دیگر (بجز رکوپراتور) گرمای موجود در گازهای احتراقی خروجی، به سیستم به آب گرم منتقل می­گردد. این گرمای خروجی می ­تواند در گرمایش آب شرب، در چیلرهای جذبی، تجهیزات رطوبت زدایی خشک کن، گرمایش فضاها، گرمایش فرآیندها و سایراماکن و ساختمان­ها به کار گرفته شود. البته در بعضی میکروتوربین­هایی که در سیستم تولید همزمان به کار می­روند، ازرکوپراتور استفاده نشده و در این حالت دمای آب گرم خروجی بالاتر خواهد بود. در شکل (۳-۸) اجزای یک میکروتوربین رکوپراتوردار بر اساس سیستم تولید همزمان نشان داده شده است. این سیستم ها دارای یک مبدل حرارتی دیگر بجز رکوپراتور می باشند. با توجه به موارد اشاره شده در این رساله هدف مدلسازی یک میکروتوربین گازی با بازیاب با کاربرد در سیستم­های تولید همزمان می­باشد. در شکل (۳-۹) نمایی از یک میکروتوربین به­کار رفته در ساختمان­های مسکونی نشان داده شده است.
شکل (۳-۸) دیاگرام یک میکروتوربین رکوپراتوردار بر اساس واحد تولید همزمان
شکل (۳-۹) نمایی از یک میکروتوربین رکوپراتوردار به­کار رفته در واحد تولید همزمان
۳-۵ هزینه­ های سرمایه ­گذاری میکروتوربین­ها
گستره هزینه سرمایه ­گذاری میکروتوربین­ها از ۷۰۰ دلار به ازای هر کیلووات برای واحدهای بزرگ تا ۷۰۰ تا ۱۱۰۰ دلار به ازای هر کیلووات برای واحدهای کوچکتر می­باشد. این هزینه شامل نرم­افزار، سخت­افزار و آموزش­های اولیه می­باشد. بااضافه کردن یک سیستم بازیافت گرما، ۷۵ تا ۳۵۰ دلار به ازای هر کیلووات به عنوان هزینه اضافه می­ شود. هزینه­ های آماده سازی جایگاه و نصب تاسیسات معمولاً ۳۰ الی ۷۰ درصد به هزینه سرمایه ­گذاری کلی اضافه می­ کنند. سازندگان میکروتوربین­ها در نظر دارند که هزینه سرمایه گذاری میکروتوربین­ها را تا زیر ۶۵۰ دلار به ازای هر کیلووات کاهش دهند. به نظر می­رسد این امر با توسعه بازار و افزایش میزان فروش امکان پذیر باشد. در جدول (۳-۳) ویژگی­ها و هزینه­ های میکروتوربین­های رکوپراتوردار و ساده براساس سیستم های تولید همزمان آورده شده است. به دلیل قطعات متحرک کمتر، تولیدکنندگان میکروتوربین­ها امیدوارند که واحدهای خود را به قابلیت اطمینان بالاتر و نیاز کمتر به تعمیرات نسبت به سیستم­های موجود تولید برق محلی ارتقاء دهند.
جدول (۳-۳) ویژگی­ها و هزینه­ های میکروتوربین­های رکوپراتوردار و ساده براساس سیستم های تولید همزمان [۷]