تحلیل ترمودینامیکی نیروگاه گازی و مقایسه آن با سیکل ایده آل برایتون

معمولاً برای بررسی نیروگاه گازی ساده، سیکل ایده آل برایتون در نظر گرفته می‌شود. فرضیاتی که برای سیکل ایده آل برایتون در نظر گرفته می‌شود عبارتند از:

1. بازگشت پذیر بودن فرآیندهای فشرده سازی در کمپرسور و انبساط در توربین گازی
2. قابل اغماض بودن اختلاف انرژی جنبشی سیال در ورودی و خروجی هریک از تجهیزات
3. عدم وجود افت فشار در محفظه احتراق، فیلترهای هوای کمپرسور، مجراهای مربوط به ورود هوا یا خروج گازهای احتراق
4. عدم تغییر در دبی و ترکیب درصد سیال در مراحل مختلف سیکل

   نقاط 1 و 2 در شکل زیر به ترتیب بیانگر شرایط هوای ورودی و خروجی کمپرسور است. هوای خروجی کمپرسور در یک فرآیند فشار ثابت در محفظه احتراق، محترق شده و در نهایت گازهای احتراق وارد توربین گازی می‌شود. نقاط 3 و 4 شرایط گازهای ورودی و خروجی توربین گازی را نشان می‌دهد.

     

شکل(1). سیکل ایده آل نیروگاه گازی (سیکل برایتون)

پارامترهای کلیدی سیکل برایتون دمای گازهای ورودی به توربین گازی (دما در نقطه 4) و نسبت فشار کمپرسور به توربین گازی است. جنس توربین محدود کننده دمای گازهای ورودی به توربین گازی است و بسته به این دما یک نسبت فشار بهینه برای توربین گازی وجود دارد. برای ترسیم نمودار در منطقه فشار ثابت بر مبنای ایده آل بودن هوا در فشارهای کمتر از 10 بار می‌توان ارتباط دما و انتروپی را توسط رابطه زیر بیان کرد:

از طرفی ...