تحليل انرژي و اگزرژي يك موتور توربوپراپ در شرايط كاري مختلف

Energy and Exergy Analysis of a Turboprop Engine at Different Working Condition

تحليل اگزرژي، ابزاري براي تعيين سهم فرايندهاي دخيل در انتقال قابليت كاردهي ورودي به سيستم و مكاني است كه در آن، افت انرژي مفيد در يك سيستم يا فرايند رخ مي‌دهد. در اين پژوهش، تحليل اگزرژيك عملكرد موتور توربوپراپ (Turboprop) در شرايط كاري مختلف مدنظر است. براي اين منظور، يك موتور توربوپراپ بر اساس روش صفر بعدي با استفاده از نرم‌افزار گزترب (GASTURB) مدل‌سازي شده و عملكرد آن ابتدا در نقطۀ طرح و سپس در چندين نقطه خارج از طرح، براي شرايط كاري مختلف ارتفاع و ماخ پروازي مشخص گرديده است. سپس پايه‌هاي مفهومي لازم براي تحليل اگزرژي سيستم، با تعريف عبارات اگزرژي و ايجاد معادلۀ تعادلي مربوط بنا نهاده شده و روابط مربوط به بازده قانون دوم بر اساس تعاريف مربوط به عايدي و مصرفي در هر جزء ارائه گرديده است. در مرحلۀ بعد، با استفاده از داده‌هاي ترموديناميكي به‌دست‌آمده از نرم‌افزار براي مقاطع مشخصۀ سيستم، اگزرژي اجزاي مختلف موتور آناليز شده است. از نتايج تحليل اگزرژي سهم هر جزء موتور در تخريب اگزرژي مي‌توان دريافت كه فرايند احتراق عامل غالب در بازگشت‌ناپذيري سيستم است.

Exergy analysis is a method of evaluation the proportion of each process on the transmission of system availability and also determination of ways through which the useful energy is lost. In this research, a turboprop engine is simulated by using GASTURB 10 commercial software which has developed based on zero-dimensional approach. The performance of turboprop engine is calculated at the design point and some off-design points, and afterwards thermodynamic properties of engine components at different flight altitudes and Mach numbers are calculated. Then, the necessary conceptual basis for exergy analysis, through the definition of exergy terms and using related exergy equilibrium equations, is introduced. At the end, thermodynamic data obtained from GASTURB software are used to exergy analysis of engine components. Results show that combustion process has the dominant portion of the system irreversibility