1359-4311(95)00047-h] Yousef S.H. Najjar -- Enhancement of Performance of Gas Turbine Engines by...

7/25/2019 1359-4311(95)00047-h] Yousef S.H. Najjar -- Enhancement of Performance of Gas Turbine Engines by Inlet Air Coo

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~ Pergamon

4pplied Thermal Engineer ing Vo l. 16, No. 2. pp. 163 173 , 1996

Cop yright ( : 1995 Elsevier Science Ltd

1359-.4311 95)00047-X Printed in Great Britain. All rights reserved

1359-4311/96 $9.50 + .00

E N H A N C E M E N T O F P E R F O R M A N C E O F G A S T U R B I N E

E N G I N E S B Y I N L E T A I R C O O L I N G A N D

C O G E N E R A T I O N S Y S T E M

You se f S H ajjar

M e c h a n i c a l E n g i n e e r in g D e p a r t m e n t ( T h e r m a l i . K i n g A b d u l a z i z U n i v e r s i t y , P . O . B o x 9 0 27 ,

J e d d a h 2 1 4 1 3 . S a u d i A r a b i a

I R e c e i v e d w i t h r e | i ~ l o ~ 4 . l a n u a r v 1995)

A b s t r a c t I t is k n o w n t h a t t h e c f li c | en c y o f t h e g a s t u r b i n e e n g i n e i s r e l a ti v e l y lo w a t d e s i g n p o i n t a n d

i t d e t e r i o r a t e s f u r t h e r a t p a r t M a d a n d a t o f f - d e s i g n h i g h a m b i e n t t e m p e r a t u r e s .

T h e r e f o r e , t h i s v, o r k c o m p r i s e s t h e s t u d y o f a d d i n g a n i n l e t a i r p r e c o o l e r c o n n e c t e d t o t h e e v a p o r a t o r

o f a n a q u a a m m o n i a a b s o r p t i o n c h i ll e r w h i c h i s d r i v e n b y th e t a il - e n d h e a t r e c o v e r e d f r o m t h e e n g i n e

e x h a u s t g a s e s . A h e a t r e c o , , e ry b o i l e r i s u s e d t o p a r t l y r e c o v e r t h e e x h a u s t h e a t b e f o r e e n t e r i n g t h e

g e n e r a t o r o f th e c h il l er . T h e p e r f o r m a n c e o f t h is c o m b i n e d s y s t e m , n a m e l y p o w e r , e f f i c ie n c y ( q ) a n d

s p e ci f ic f u e l c o n s u m p t i o n I .~ /i ) i s s t u d i e d a n d c o m p a r e d ~ i t h t h e s i m p l e c y c l e. T h e v a r i a b l e s i n t h i s

p a r a m e t r i c s t u d y a r e m a i M ? c o m p r e s s o r p r e s s u r e r a t io i r~ L t u r b i n e i n l e t t e m p e r a t u r e ( T o O a n d a m b i e n t

t e m p e r a t u r e ( 7 ~ ) .

R e s u l t s s h o w t h a t t h e c o m b i n e d s y s t e m a c h i e v e s g a i n s m p o w e r , r L , a n d . ff bo , o f a b o u t 2 1 .5 , 3 8 a n d

2 7 " 7 % . T h e p e r f o r m a n c e o f t h e c o m b i n e d s y s t e m s h o w s l e ss s e n si ti v it .~ t o v a r i a t i o n s i n o p e r a t i n g v a r i a b l e s .

T h c r m o e c o n o m i c e ~ a l u a t i o n s h o w s t h a t t h e c o m b i n e d s y s t em i s v i a b l e

Keywords G a s t u r b i n e s , p e r f o r m a n c e , a i r c o o l i n g ~ c o g e n e r a t i o n .

A ~

P b

AP~.~

A P H R

B ~

E~

E

E t h

J

h

m

gfl~

M

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P

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L

X

Greek le t ter .~

| ~ b s c r i p l s

a

b

d

G

N O M E N ( I . A T U R E

e n t h a l p y o f c o m b u s t i o n [ k J k g ]

p r e s s u r e d r o p i n t h e c o m b u s t o r [ b a r]

p r e s s u r e d r o p i n t h e g a s s id e o f t h e g e n e r a t o r [ b ar ]

p r e s s u r e d r o p i n t h e g a s si d e o f t h e h e a t r e c o ~ e r ~ b o i l e r [ b a r ]

p o l y t r o p i c e f f i c i e n c y o f t h e c o m p r e s s o r

p o l y t r o p i c e f f i c i e n c y o f t h e t u r b i n e

m e c h a n i c a l e f f i c i e n t : ,

o v e r a l l e f f i c i e n c y o f t h e c o m b i n e d c y c l e

t h e r m a l e f f i c i e n c y o f t h e g a s t u r b i n e c y c l e

f u e l a i r m a s s r a t i o [ k g~ k g ]

e n t h a l p y [ k J k g ]

m a s s o f re f r i g e r a n t x a p o u r [ k g s |

m a s s o f s t e a m f l o v , [ k g s )

t o t a l m a s s i n a b s o r p l | o n c 3 c l e [ k g s |

p o l y t r o p i c i n d e x

a b s o l u t e p r e s s u r e [ b a | l

e n e r g y r e c o v e r e d i n h e a t r e c ~ e r y b o i l i [ kJ l

c o m p r e s s o r p r e s s u r e r : 3 . t w ,

t u r b i n e p r e s s u r e r a t i o

s p e ci f ic f u e l c o n s u m p t i o n [ kg k w h ]

a m b i e n t t e m p e r a t u r e [ K }

t u r b i n e i n l e t t e m p e r a t u r e [ K [

c o n c e n t r a t i o n o f a r n m o n i a i n s o l u t io n [k g N H k g s o l u t i o n |

effecti~ en es. ,

a i r . a m b i e n t , a b s o r b e r

b u r n e r , b o i l e r

c o m p r e s s o r , c o n d e n s e r

d e p h l e g m a t o r

e v a p o r a t o r

g e n e r a t o r

(,3


2/11

164 Y S H Naj jar

g

gt

h

m

N

P

pr

ref

sol

0[, 02, etc.

1. 2, etc.

combu stion gas

gas turbine

heat exchanger (regenerator)

mean value

net

pump

precooler

refrigerant

solution

state condition of gas turbine engine

state cond ition of refrigeration machine

I N T R O D U C T I O N

I n th e W o r l d E n e r g y C o u n c i l , i n M o n t r e a l , 1 98 9, it w a s s t a t e d t h a t f o s s il f u e l s w i ll c o n t i n u e t o b e

t h e m a i n s t a y o f t h e w o r l d e n e r g y s u p p l y . T h e d e v e l o p m e n t o f e n v i r o n m e n t a l l y - f r i e n d l y t e c h n o l -

o g i e s g e a r e d t o c o n s e r v i n g t h e s e r e s o u r c e s i s t h e k e y .

I t is k n o w n t h a t t h e e f fi c ie n c y o f t h e g a s t u r b i n e e n g i n e is r e l a t i v e l y l o w a t d e s i g n p o i n t a n d i t

d e t e r i o r a t e s f u r t h e r a t p a r t l o a d a n d a t o f f- d e s ig n , w h e n t h e a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e i n c r e a se s . T h e

p r e s e n t t r e n d i n d e s i g n is to w a r d s i m p r o v i n g e ff ic ie n c y a n d p o w e r o u t p u t b y i n c r e a s in g e n g i n e

p r e s s u r e r a t i o a n d t u r b i n e i n l e t t e m p e r a t u r e : t h i s, h o w e v e r , r e s u l t s i n a n i n c r e a s e o f N O x a s t h e

u n d e s i r e d p o l l u t a n t .

T h u s i t i s n o s u r p r is e t o f in d t h a t c o g e n e r a t i o n h a s b e c o m e a ' h o t ' s u b j e c t f o r g a s t u r b in e s . A b o u t

3 0 o f t h e s t a t i o n a r y g a s t u r b i n e m a c h i n e s i n s ta l le d t o d a y a r e c o g e n e r a t i o n a p p l i c a t i o n s . A s l it tl e

a s 5 y e a r s a g o , 1 0 o f t h e m a c h i n e s w e r e c o g e n e r a t i o n a p p l i c a t i o n s [1 ].

I t is k n o w n t h a t v a r i a t io n s o f a t m o s p h e r i c c o n d i ti o n s , s u c h a s t e m p e r a t u r e , h u m i d i t y a n d

p r e s s u r e , a r e i m p o r t a n t f a c t o r s i n g a s t u r b i n e p e r f o r m a n c e . T h e r m o d y n a m i c a n a l y s e s r e v e a l e d t h a t

t h e r m a l e ff ic ie n c y a n d s p e ci fi c o u t p u t d e c r e a s e w i t h a n i n c r e a s e o f h u m i d i t y a n d a m b i e n t

t e m p e r a t u r e [ 2 ] . A n e x t e n s iv e s t u d y w a s u n d e r t a k e n o n t h e e f fe c t o f h u m i d i t y o n e n g i n e

p e r f o r m a n c e a n d c o r r e l a t io n s w e r e f o r m u l a t e d [ 3] . R e c e n t l y , E l - H a d i k [4] c a r r ie d o u t a p a r a m e t r i c

s t u d y o n t h e e ff e ct s o f a m b i e n t t e m p e r a t u r e , p r e s s u re , h u m i d i t y a n d t u r b i n e i n l et t e m p e r a t u r e o n

p o w e r a n d t h e r m a l e f f i c i e n c y . H e c o n c l u d e d t h a t t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e h a s t h e g r e a t e s t e f f e c t

o n g a s t u r b i n e p e r f o r m a n c e , w h i c h i n c r e a s e s w i t h t h e t u r b i n e i n l e t t e m p e r a t u r e a n d p r e s s u r e r a t i o .

R e d u c t i o n s o f p o w e r a n d e ff ic ie n c y d u e t o a I K t e m p e r a t u r e c h a n g e w e r e f o u n d t o b e a r o u n d 0 .6

a n d 0 .1 8 r e sp e c t i ve ly [ 5, 6 ].

A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y , t h e g a s t u r b i n e e n g i n e c a n b e u s e d i n a c o g e n e r a t i o n s y s t e m , u t i l i z i n g

t h e h e a t f r o m t h e e x h a u s t g a s e s t o d r i v e a n a b s o r p t i o n r e f r i g e r a t i o n s y s t e m t o p r o d u c e c o o l a i r

o r c h i ll e d w a t e r , b o t h o f w h i c h c a n b e u t i li z e d i n d i ff e r e n t a p p l i c a t i o n s [7 9 ].

A n e ff ec ti ve m e t h o d o f o v e r c o m i n g t he p r o b l e m o f N O ,. a n d i m p r o v i n g t h e p e r f o r m a n c e i s

p r e c o o l i n g o f th e i n l e t a i r. T h e i n c r e a s e d d e n s i t y o f t h e c o o l e d a i r i n c r e a s e s th e m a s s f l o w t h r o u g h

t h e e n g i n e , r e s u l t i n g i n a s i g n i f i c a n t i n c r e a s e i n g a s t u r b i n e p o w e r o u t p u t , w i t h a s l i g h t i m p r o v e m e n t

i n e f fi c ie n c y . T h e N O , e m i s s i o n i s r e d u c e d . A f u r t h e r c o n s e q u e n c e o f p r e c o o l i n g t h e i n l et a i r i s t h a t

m a i n t e n a n c e c o s t s ar e r e d u c e d , a s t h e s e d e p e n d h e a v i ly o n t h e t e m p e r a t u r e o f t h e h o t s e c t io n [ 10 ].

I m p r o v e m e n t s in p o w e r a n d e ff ic ie n c y d u e t o i n l e t -a i r p r e c o o l i n g a r e e n h a n c e d f u r t h e r a s t h e

a m b i e n t t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s [ 1 1 ] . T h e i n c r e a s e i n a i r m a s s f l o w a l s o i n c r e a s e s t h e f l o w r a t e s o f

f u el a n d c o m b u s t i o n g a s e s a n d , h e n c e , th e a m o u n t o f r e c o v e r a b l e w a s t e h e a t is i n c r ea s e d . I n l e t - a i r

p r e c o o l i n g a l so r e d u c e s t h e i m p a c t o f s u rg e s in t h e f r o n t s t a g e s o f t h e c o m p r e s s o r w h e n r u n n i n g

a t p a r t l o a d .

F u r t h e r m o r e , t h e v a r i a t io n s o f s p e ci fi c p o w e r a n d e f f ic i en c y w i t h a m b i e n t t e m p e r a t u r e a r e

r e d u c e d a s a r e s u lt o f i n le t a i r p r e c o o l i n g . T h e o p t i m u m p r e s s u r e r a t i o s fo r m a x i m u m p o w e r a n d

e f fi c ie n c y b e c o m e h i g h e r t h a n t h o s e o f th e c o n v e n t i o n a l r e g e n e r a t i v e c y c le [1 2]. I t i s p o s s i b l e ,

t h e r e f o r e , t o u t i li z e a ir p r e c o o l i n g i n c o n j u n c t i o n w i t h l a r g e r e n g i n e s. I t w a s f o u n d f o r a i r c r a f t

e n g i n e s t h a t t h e p o s i t i v e ef fe c t o f p r e c o o l i n g i n c re a s e s w i th i n c r e a s in g c o m p r e s s o r p r e s s u r e r a t i o

[1 3]. I n g a s t u r b i n e c o g e n e r a t i o n p l a n t s , a i r p r e c o o l i n g r e v e rs e s th e d r o p i n p o w e r - t o - h e a t r a t i o

u s u a l l y s e e n w i t h i n c r e a s i n g a m b i e n t t e m p e r a t u r e s [ 1 4 ] .

V a r i o u s s u c t i o n - a i r c o n f i g u r a t i o n s h a v e b e e n s t u d i e d [ 1 5] t o o v e r c o m e t h e m a i n d r a w b a c k s o f

t h e g a s t u r b i n e e n g i n e , i .e . f a ir l y p o o r t h e r m a l e f f ic i en c y , a n d t h e s i g n i f i c a n t v a r i a t i o n o f t h e r m a l


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Enhancing gas turbine engine performance 165

e f f ic i en c y a n d s p e ci fi c p o w e r w i t h v a r i a t i o n s i n a m b i e n t t e m p e r a t u r e . T h e m o s t p r a c t i c a l m e t h o d

u s e d t o d a t e f o r i n l e t - a i r c o o l i n g i s e v a p o r a t i v e c o o l i n g , w i t h i t s s u b s e q u e n t i n c r e a s e i n m a s s f l o w

t h r o u g h t h e t u r b i n e a n d t h e h e a t r e c o v e r y b o i le r , t h u s b o o s t i n g p o w e r a n d s t e a m p r o d u c t i o n [1 6].

T h e s y s t e m p r e s e n t l y in u s e is t h e c o n v e n t i o n a l w e t t e d r i g id m e d i a s y s t e m , a l t h o u g h a d i r e c t m i x i n g

e v a p o r a t i v e c o o l i n g s y s t e m h a s a l s o b e e n s u g g e s t e d [ 1 7] . H o w e v e r , e v a p o r a t i v e s y s t e m s a r e e x c e l le n t

i n r eg i o n s o f h ig h t e m p e r a t u r e a n d l o w h u m i d i t y [ 18 ].

T h e r e i s g r o w i n g i n t e r e s t i n u s i n g t h e a b s o r p t i o n s y s t e m o f r e f r i g e r a t i o n f o r i n l e t a i r p r e c o o l i n g

[ 1 2 ] . I n c o g e n e r a t i o n s y s t e m s , i n l e t c o o l i n g w a s f o u n d t o r e v e r s e t h e d r o p i n p o w e r - h e a t r a t i o w i t h

i n c r e a s in g a m b i e n t t e m p e r a t u r e , a n d i n c r e a s e c a p a c i t y a t t h e c o s t e ff i ci e n c y [ 19 ]. A n a b s o r p t i o n

r e f r ig e r a t io n s y s te m w a s p r o p o s e d [ 10 ] t h a t u t il iz e d th e e x h a u s t w a s te h e a t , w h e r e b y 2 0 0 k W / M W

o f r e f r i g e r a t i o n n e e d e d b y a m e c h a n i c a l c h i l le r w a s s a v e d .

H u f f o r d [ 2 0 ] r e p o r t e d a t w o - s t a g e l i th i u m - b r o m i d e a b s o r p t i o n c h il le r t h a t r u n s o n t u r b i n e

e x h a u s t . T h e h i g h e s t a n d l o w e s t a l l o w a b l e e x h a u s t g a s t e m p e r a t u r e s w e r e 8 7 0 a n d 2 6 0 C ,

r e s p e c t iv e l y . N a s s e r a n d E I - K a l a y [ 2 1 ] p r o p o s e d a s i m i la r s y s t e m o f h e a t - r e c o v e r y c o o l i n g s y s t e m

t o c o n s e r v e en e r g y in g a s t u r b i n e p o w e r s t a ti o n s l o c a t e d in t h e A r a b i a n G u l f . T h e a u t h o r s c l a im e d

t h a t t h e u s ef u l p o w e r o u t p u t m a y t h u s b e i n c re a s e d b y m o r e t h a n 2 0 d u r i n g s u m m e r w i t h o u t

c o n s u m i n g m o r e f u e l . H o w e v e r , t h e r e is c o n s i d e r a b l e c o n c e r n a b o u t t h e p o s s i b il i ty o f u s i n g s u c h

h i g h t e m p e r a t u r e s ( 2 6 0 C a n d a b o v e ) i n a l i t h i u m - b r o m i d e s y s t e m w i t h o u t c r y s t a l l i z a t i o n .

C o m p r e s s o r

H e a t R e c o v e r y B o i l e r

T u r b i n e

@ _ __ lC o n d a er

D e p h l e g m a t o r

H e a t E x c h 1

e n e r a t o r

M |voporator S I

P u m p

P u m p

Fig. 1 Schematicdraw ing of the com bined sFstem with precooling.


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166 Y. S. H. Najjar

Table l. Operating variables including design point

Operating variables Design point

Tos [K] 1100 1200 1300 1400

r~ 6 8 10 12

T [K] 303 308 313 318

A s t u d y [ 22 ] o n i n l e t -a i r co o l i n g s h o w ed t h a t t h e ab s o r p t i o n s y s t em o f f e rs le ss co s t p e r k i l o w a t t

a n d a s h o r t e r p a y b a c k p e r i o d t h a n m e c h a n i c a l s y s t e m s . T h e a u t h o r f u r t h e r s t a t e d t h a t t h e

i n s t a l l a t i o n o f co o l i n g co i ls i n t h e en g i n e i n l e t a i r s t r e am is n o t co m p l i ca t ed ; co i ls u s i n g 7 C ch i l l ed

w a t e r c an b e d e s i g n ed w i t h an o v e r a l l p r e s su r e d r o p o f 1 i n . o f w a t e r a t r a t ed i n l e t a i r fl o w . T h e

co o l i n g co i l s w i t h d r i f t e l i m i n a t o r s m u s t b e d o w n s t r eam o f t h e i n l e t a i r f i l t e r s .

R ecen t l y , i t h a s b een r ep o r t ed t h a t t h e p r i m a r y ap p l i c a t i o n o f ch i ll e rs is b a s e - lo ad g a s t u r b i n e

p l an t s , b u t f o r a p eak i n g s t a t i o n an i c e - s to r ag e s y s t em w as ch o s en w h e r e l o w - co s t o f f- p eak e lec t ri c

p o w er w as u s ed d u r i n g h i g h - co s t p eak i n g s i t u a t i o n s [ 1 8] . A s s u ch , i t is s im i l a r t o co m p r es s ed a i r

s t o r ag e . I n an am m o n i a - b a s e d cy c l e ap p r o x i m a t e l y 2 4 k W - h o f el e c tr i ca l en e r g y is r eq u i r ed t o

g en e r a t e 1 t o n o f ic e, w i t h e ach t o n h av i n g t h e ab i l i ty t o co o l ap p r o x i m a t e l y 4 0 0 0 k g o f a i r f r o m

4 0 C d o w n t o 7 C .

P r eco o l i n g o f t h e i n l e t a i r b y w as t e - h ea t ab s o r p t i o n r e f r i g e r a t io n W H A R ) , h o w ev e r , h a s

s u b s t an t i a l p o t en t i a l d u e t o t h e f o l l o w i n g f ac t o r s :

a ) s in ce t h e r e is n o n eed t o u s e v ap o u r - co m p r es s i o n r e f r i g e r a t io n i n W H A R , p o w er w il l b e s av ed

a t t h e r a t e o f 20 0 k W / M W o f re f r ig e r a ti o n w h e n c o m p a r e d w i t h th e v a p o u r - c o m p r e s s i o n

sys tem [10] ;

b ) t h e r e i s n o n eed t o u t i l i z e ch l o r o - f l u o r o - ca r b o n s w i t h W H A R , w h i ch a r e cu r r en t l y h eav i l y

i m p l i ca t ed i n th e e r o s i o n o f th e o zo n e l ay e r an d t h e c r ea t i o n o f t h e a t m o s p h e r i c g r een h o u s e

effect [9];

c ) W H A R p e r m i t s t he u s e o f a c o m b i n e d g a s t u r b i n e - s t e a m t u r b in e c o n f i g u r a t io n , su p p l y i n g

bac k-pres su re s t ea m to a s ing le-ef fec t ab sorp t ion ch i l le r ;

d ) i n t h e ca s e w h en t h e co o l i n g l o ad i n c r ea s e s , t h e s t e am t u r b i n e m ay b e o m i t t ed an d t h e

h igh-p res sure s t e am i s f ed d i r ec t ly to a doub le-ef fec t ch i l l e r [9 ].

I n co n c l u s i o n , a i r p r eco o l i n g m ay b e i m p l em e n t ed b y ev ap o r a t i v e c o o l i n g [ 16 ] o r b y u s i n g a cy c l e

co n f i g u r a t i o n a d o p t i n g t h e b l eed - a i r s y s t em [ 1 5 ]. A f u r t h e r p o s s i b i li t y is t h e u t i l i z a t i o n o f an

ab s o r p t i o n r e f r i g e r a t i o n m ach i n e t h a t i s d r i v en b y t h e h ea t r e co v e r ed f r o m t h e ex h au s t g a s e s o f

t h e en g i n e [ 1 2 ]. T h e l a t t e r h ea t - r eco v e r y m e t h o d can b e m o d i f i ed t o h av e a w as t e - h ea t b o i l e r i n

t h e ex h au s t d u c t o f th e s t e am p o w er - p l an t . T h e t a i l - en d g a s e s co m i n g f r o m t h e w a s t e - h ea t b o i l e r

can b e u s ed t o p o w er t h e g en e r a t o r o f th e ab s o r p t i o n m a ch i n e [ 10 ].

P E R F O R M A N C E A N A L Y S IS

F i g u r e 1 s h o w s a s ch em a t i c d r aw i n g o f t h e co m b i n ed s y s t em co m p r i s i n g a g a s t u r b i n e en g i n e

w i t h h ea t - r eco v e r y b o i l e r an d ab s o r p t i o n ch i ll e r to co o l t h e i n t ak e a i r t o t h e en g i n e . F i g u r e 2 s h o w s

O 3 )

Fig. 2. T s diagram for the combined system with precooling.


5/11

Enhancing gas turbine engine performance 167

(04)

/ . . . ~ ' ~ 5 1 5 C

J T T D J : 2 6 5 C

2 2 5 C J | 0 b o r 8 b o r

( o ~ ) ~

1 0 0 C

HEAT RECOVERED,

Fig. 3. Temperature ~s percent of heat reco,mred in the heat-recovery boiler.

t h e T s d i a g r a m o f t h e s y s t e m in c l u d i n g t h e p r e s su r e d r o p s i n c u r r e d i n th e c o m p o n e n t s t h r o u g h

w h i c h t h e g a s f l o w s . P e r f o r m a n c e c a l c u l a t i o n s w e r e m a d e a t t h e d e s i g n p o i n t o f r~ = 1 0,

T03 = 1 3 0 0 K a n d T~ = 3 1 3 K , i n a d d i t i o n t o o f f - d e s i g n c o n d i t i o n s c o v e r i n g a w i d e r a n g e o f t h e s e

v a r i a b l e s , a s s h o w n i n T a b l e 1.

T h e p o l y t r o p i c e f f ic i e n cy o f th e c o m p r e s s o r a n d t u r b i n e w e r e c a l c u l a t e d a c c o r d i n g t o r e f. [2 3 ]:

E~. = 1 - [0.04 + (r - 1) 15 0] .

E~ = l - [0.0 3 + (r: - 1)/1 80 ].

T h e s p e c if i c h e a t s f o r b o t h a i r a n d e x h a u s t g a s e s w e r e c o n s i d e r e d v a r i a b l e a n d c a l c u l a t e d , a t t h e

a v e r a g e te m p e r a t u r e a l o n g t h e c o m p r e s s i o n a n d e x p a n s i o n p r o c es s e s , f r o m p o l y n o m i a l s p u b l i s h e d

b y t h e N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c i l o f C a n a d a [2 4]. T h e a v e r a g e t e m p e r a t u r e a n d s p ec if ic h e a t w e r e

m a t c h e d b y i t er a t io n , t h e n t h e c o m p r e s s o r o r t u r b i n e w o r k is c a l c u la t e d .

C a l c u l a t i o n s w e r e c a r r i e d - o u t f o r t h e b a s i c g a s t u r b i n e e n g i n e a n d t h e c o m b i n e d s y s t e m f o r

c o m p a r i s o n . T h e h e a t t r a n s fe r i n th e h e a t - r e c o v e r y b o i le r w a s a n a l y z e d a n d t h e T h d i a g r a m a t

t h e d e s ig n p o i n t c o n d i t i o n is s h o w n i n F ig . 3 . T h e t e m p e r a t u r e o f t h e e x h a u s t g a s o f t h e e n g i n e

d r o p s t o a b o u t 2 2 5 ' C i n t h e h e a t - r e c o v e r y b o il er .

T h e a b s o r p t i o n s y s t em u s e d a q u a a m m o n i a s o l u t i o n t o re d u c e t h e c h il le d w a t e r t e m p e r a t u r e t o

t h e m i n i m u m p o s s i b l e. T h e e x h a u s t g a s at 2 2 5 C i s u s e d d i r ec t l y in t h e g e n e r a t o r , t h u s a v o i d i n g

:E

I.U

8

7 0

6

5

4

3

2

[ I I 1 I I I I

O . . . . . . . -O -- . . .

To3 1 4 K A T o 3 = 1 2 K

- ~ - O

n To3 = 130 0K

O

T o 3 = 1 1 0 0 K

I I 1 I I I I I

6 8 1 1 2

C O M P R E S S O R P R E S S U R E R A T I O

I

4

Fig. 4. Comparison of pow er variation for a sim ple and a combined cycle vs rc with T0~ as a param eter.


6/11

168 Y S. H. N ~ja r

>,..

Z

g,J

r ~

I . L

IJ..

W

, , - I

, .=,

"z-

l - -

0 . 5 6

0 . 5 2

O. 48

O. 44

0 . 4 0 i

0 . 3 6

0 . 3 2

0 . 2 ~

4

I~ I I 1 I I I I

O T O 3 = 1 1 0 0 K [ ] T o s = 1 3 0 0 K

- / , To3 = 1200K

T o 3 =

1400K

C O M B I N E ~

S Y S T E M

S I M P L E

C Y C L E

,,, ~ -- - = ~ - - = = = : ; - : ~

, < C . ~ . : . - - : o - . . . . . . - o - . . . . . . . - o

5 6 7 8 9 10 11 1 2 13 14

Fig. 5. Comparison of thermal

C O M P R E S S O R P R E S S U R E R A T IO

efficiency variation for simple and combined cycles vs r~ with

T 3 as

a

parameter.

c r y s t a l l i z a t i o n w h i c h o c c u r s in L i B r s y s t em s . P r e s s u r e d r o p i n d i f f e r e n t c o m p o n e n t s o f t h e

a b s o r p t i o n s y s t e m w a s c o n s i d e r e d [ 25 ] t o e n a b l e p r e d i c t i n g p e r f o r m a n c e t o b e a s r e a l i st i c a s

p o s s i b l e : A P p r = 0 . 0 0 5 P a , A P b = 0 . 0 2 P o 2 A P HR B = 0 . 0 2 3 3 P 04 , A P G , = 0 . 0 0 5 P 0 5; h e a t e x c h a n g e r :

A P h 8

= 0 . 0 8 P 0 s , A P ,. 10 , = 0 . 0 0 8 P r o , A P h .~ = 0 . 0 0 8 P 02 : c o n d e n s e r : A P ~, 8 = 0 . 0 5 7 P v , ; e v a p o r a t o r :

A P E m = 0 . 07 P g : a b s o r b e r : A P . l = 0 . 0 5 8 P i0 b ; g e n e r a t o r : A P G 4 = 0 . 0 7 P 3 a n d A P G ,7 = 0 . 0 8 P 3 .

T a b l e 2 s h o w s t h e r e s u lt i n g v al u e s o f p r es s u r e , t e m p e r a t u r e , c o n c e n t r a t i o n a n d e n t h a l p y a t th e

d i ff e re n t p o i n t s a r o u n d t h e a b s o r p t i o n s y s te m .

P e r f o r m a n c e r e su l ts i n c l u d e p o w e r a n d

Eo, =

I ]/e,t + Q b qg t - - H/~

,f . AH~.

0 . 3 0 I I I I 1 I I

t -

O T O 3 = 1 1 0 0 K [ ] T O 3 =

1 3 0 0 K

i , , , . 0.28

~ T o 3 = 1 2 0 0 K T o 3 = 1 4 0 0 K

& : . : .

O 0 . 2 6 -

~ . - ~ . . . . . . . -O - - - - ~ ~ __ ~..O

Q .

~ 0 . 2 4 -

: - - - - ~ - C - - - - - ~

U 3

L , 0 . 2 2 -

. . J

L IJ

,,_ 0 .2 - ~ -

- - 0 . 1 8

U

LtJ

m 0 . 1 6 L L I = ~ I ~ ~ I

5 6 7 8 9 10 1 1 1 2 13 14

C O M P R E S S O R P R E S S U R E R A TI O

Fig. 6. Com parison of sf: variation for a simple and a comb ined cycle vs r~ with T~ as a parameter.


7/11

E n h a n c i n g g a s t u r b i n e e n g i n e p e r f o r m a n c e

Table 2 Absorption system data obtained from the analysis

k g N H ~ ' ]

S t a te P [ k P a ] T [ c I x X k g ~ F ] h [ k J / k g ]

I

3 4 5 3 3 7 2

3854

0 4 3 7 3 . 4 5

2 2020

8 1 0 . 4 3 7 1 . 9 9 2 9

2 0 0 4 . 6 4 1 ( i3 .9 9 0 . 4 3 2 3 5 . 1 9 5

4 1 8 6 4 . 3 1 5 2 1 4 2 7 3 0 . 2 4 4 7 1 . 3 3

"~ 0 .24 68 .05

I~ 0 24 6 8 , 0 5

7 1~44 46 .25 ( I .995 1293.95

t:

[ 6 9 6 . 7 3 4 3 0 6 4 0 . 9 9 5 1 2 9 3 .3 2

16(10 4(1 26 0 995 195 .36

8a 1587 2 40 .56 ( I .995 193.95

,~ 42~ (I (I.995 193.95

I~1 39~ 25 II 0.99 5 1265 .4

1 0 .' 3 6 6 6 0 . 9 9 5 1 2 6 1 . 4 3

i /) / , ~66 6 ~ 68 0 .995 1261.43

1 6 9

36 1

1 4 ~ : + Q ~ ~ l g , - W p

T a b l e 3 s h o w s a c o m p a r i s o n o f p e r ce n t a ge i m p r o v e m e n t r e s u lt in g f r o m u s i n g t h e c o m b i n e d s y s t e m

w i t h i n t a k e - a ir c o o l i n g , A s n o t i c e d , i m p r o v e m e n t s o f a b o u t 2 1 i n p o w e r , 1 .4 i n t h e r m a l

e f f ic i e n c y a n d 2 8 i n o v e r a l l e f f ic i e n c y a r e a c h i e v e d . I t i s n o t e w o r t h y t h a t p o w e r in c r e a s e is t h e

r e s u lt o f r e d u c t i o n i n a i r i n le t t e m p e r a t u r e , w h i c h r e d u c e s c o m p r e s s o r w o r k a n d i n c r e a s e s t h e a ir

m a s s f lo w . F u r t h e r m o r e , t h e p e r f o r m a n c e o f a b s o r p t i o n c h i l le r s is e v a l u a t e d a t t h e d e si g n p o i n t

a s f o l l o w s :

C O P = Q ~ . Q ( } = 4 2 . 2 5 7 9 . 7 1 = 0 . 5 2

OP~ d

T t T . - T ,

- x - : = 1 . 6 9 .

T ~- - TE Ti

S y s t e m e f f e c t i v e n e s s = C O P C O P , d = 0 . 3 0 8 , w h e r e ( ' O P a n d C O P ,d a r e a c t u a l a n d i d e a l c o e f f i c i e n t s

o f p e r f o r m a n c e .

D I S ( U S S I O N O F R E S U L T S

R e s u l t s w e r e o b t a i n e d fir st l3 , a t d e s ig n p o i n t , w h e r e t h e m a i n v a r i a b l e s w e r e a s s i g n e d t h e v a l u e s

o f r e = 1 0, T 0~ = 1 3 0 0 K a n d T , - - 3 1 3 K . O f f - d e si g n p e r f o r m a n c e , e s p e c i a ll y a t p a r t l o a d , w a s

c a l c u l a t e d b y v a r y i n g t h e m a i n v a r i a b l e s p a r a m e t r i c a l l y o v e r a w i d e r a n g e . R e s u l t s p e r t a i n i n g t o

t h e c o m b i n e d c y c le a n d i t s c o m p a r i s o n w i t h t h e b a s ic e n g i n e o n l y a r e p r e se n t e d .

F i g u r e s 4 - 6 s h o w t h e v a r i a t i o n o f p o w e r a n d o v e r a l l t h e r m a l e ff ic i en c y ( q o v ) a n d s p e c i f i c f u e l

c o n s u m p t i o n ( ,ff bo ~) v s c o m p r e s s o r p r e s s u r e r a t i o ~ r< .) w i t h t u r b i n e i n l e t t e m p e r a t u r e ( /' o 3) a s a

p a r a m e t e r , w h e r e a s t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e ( T , ) r e m a i n s a t t h e d es i g n v a l u e o f 3 1 3 K . T h e

e n h a n c e m e n t o f p o w e r a n d i m p r o v e m e n t o f fu e l e c o n o m y a s T~)3 n c r e a s e s a r e c l ea r l y n o t i c e d . T h e

f i g ur e s a l s o s h o w t h e i m p r o v e m e n t i n p o w e r . 77~,, a n d . ~ / b , , i n t h e c o m b i n e d s y s t e m w i t h p r e c o o l i n g

o v e r t h e si m p l e g a s t u r bi n e cy c le . A v e r a g e v a l u e s o f i m p r o v e m e n t s a r e 21 . 5 , 3 8 a n d 2 7 . 7 ,

r e s p e c t i v e ly . T h e i n c r e a s e i n p o w , e r is m a i n l y c lu e t o t h e r e d u c t i o n o f c o m p r e s s o r p o w e r

r e q u i r e m e n t s , w h e r e a s t h e i m p r o v e m e n t s in ~ l , , , a n d s / b , , , a r c d u e t o n e t p o w e r i n c r e a s e a n d

u t i l i z a t i o n o f w a s t e h e a t .

Table 3 ( ~ , m p a n s o n o f performance at the design point

Performance Withnul cool ing With cool ing Percentage improvement

P o ~ e r 5 (I 6 0 7 4 9 7 2 1 . 4 9 9 4

[~AWI

~)'~ 0 24 19 0 2~,~5 1.4055

[ k g k W h ]

E:~ t~ .35 ( I 3549 1 .4000

/ i , , i } I "749 27 .7

[ k g k W h ]

E~h . .. 0.48 4 38.2 8


8/11

170 Y. S. H. Najjar

i J

6 6

6 4

6 2

6 0

5 8

5 6

5 4

5 2 -

5 0 -

4 8 -

4 6

4 4

4

i I i I I I I I

O Ta = 303K ~ Ta = 308K O Ta = 313K

Ta = 318K

I l

5 13

1 4

O . , - ~ ~ ~ _ ~ ~ ~ . . . ~

. . :

0

I I I I l I I

6 7 8 9 1 0 1 1 1 2

COMPRESSOR PRESSURE RATIO

Fig. 7. Comparison of power variation for a simple and a combined cycle vs re with T~ as a parameter.

F i g u r e s 7 9 s h o w t h e v a r i a t i o n o f p o w e r r/th a nd ~ fc vs r~ wi t h T . a s a pa ra m e t e r wh e re a s T03

is a t t h e d e s ig n v a l u e . T h e r e l a t i v e i m p r o v e m e n t i n p o w e r i n c r e a s e s w i t h T a; h o w e v e r t h e i n f lu e n c e

of va r i a t i o n o f T~ on q th a nd s f is m a r g i n a l . T h e y a l s o s h o w s im i l ar i m p r o v e m e n t s i n p e r f o r m a n c e

i n t h e c o m b i n e d s y s t e m w i t h T a s a p a r a m e t e r .

A s e n s i ti v i ty a n a ly s i s h a s b e e n c a r r i e d o u t a n d c o n s e q u e n t l y t h e r e la t i v e i m p o r t a n c e o f t h e

o p e r a t i n g v a r i a b l e s o n p e r f o r m a n c e f o r b o t h s y s t e m s a r e s h o w n i n T a b l e s 4 a n d 5 . I n g e n e r a l i t

i s n o t i c e d t h a t t h e s e n s i t i v i t y i s r e d u c e d i n t h e c a s e o f t h e c o m b i n e d s y s t e m .

Z

b J

L L .

I . L

W

. J

]E

P c

LU

I

} -

0 . 5 7

0 .53

0 .49

0 .45

0 . 4 1

0.37

0 .33

0 .29

0 .25

4

I I s

O Ta = 303K

I Ta = 318K

Ta = 308K O Ta = 313K

I I I I

6 8 1 0 1 2 1 4

COMPRESSOR PRESSURE RATIO

Fig. 8. Compa ris on o f thermal efficienc~y variati on for a simple and a comb ined cycle vs r c with T. as a

parameter.


9/11

E n h a n c i n g g a s t u r b i n e e n g i n e p e r f o r m a n c e 1 71

0 3 0

0 2 8

3=

w = .

0 2 8

Z

2_

~ 0 . 2 4

I E

z 0 . 2 2

0

U

w 0 2 0

...-I

1 . 1 .

0 1 8

1 , 1 _

LU

Q . .

0 . 1 6

4

I I

O T a = 3 0 3 K A T a = 3 0 8 K

i - I T a = 3 1 3 K T a = 3 1 8 K

I I , I I

6 8 10 1 2

OMPRESSOR PRESSURE

R A T I O

F i g . 9 . C o m p a r i s o n o f ~/~ . v a r i a t i o n f o r s i m p l e a n d c o m b i n e d c y c l e vs r~ w i t h T , as a p a r a m e t e r .

T H E R M O E C O N O M I C A N A L Y S I S

E c o n o m i c e v a l u a t i o n is b a s e d o n 1 k g / s o f a ir t a k e n i n b y t h e e n g i n e . H e n c e f in a l c o n c l u s i o n s

c o u l d b e a p p l i e d t o g a s t u r b i n e e n g i n e s o v e r a w id e r a n g e o f p o w e r . T h e f o l lo w i n g a s s u m p t i o n s

w e r e c o n s i d e r e d . A b s o r p t i o n m a c h i n e s c o st 2 4 0 0 / t o n o f r e f r ig e r a t io n , w h e r e 1 1 .7 3 2 t o n s a r e

p r o d u c e d i n th e p r e s e n t s y s t e m . T h e c o s t o f th e H R B w a s t a k e n a s 1 m i l l io n / 0 . 2 6 9 m~ /3 [ 26 ]. T h e

c o s t o f a l ar g e s im p l e - c y c l e g a s t u r b i n e e n g i n e is a b o u t 5 0 0 k W , w h e r e th e p o w e r i n c r e m e n t d u e

t o c o o l i n g , i n t h i s s y s t e m , is 2 8 . 2 2 k W . E s t i m a t e d c o s t o f f u e l is 1 .1 5 c / k W h , a n d t h a t o f s t e a m is

6 . 0 / t o n [ 27 ]. T h e l o w e r h e a t i n g v a l u e o f t h e d i e s el f u e l is 4 2 5 1 7 k J / k g . T h e c o s t o f e l e c t r i c i ty is

6 . 0 c / k W h . E l e c t r i c p o w e r g e n e r a t i o n s y s t e m s a r e e x p e c t e d t o h a v e a h i g h u t i l i z a t i o n f a c t o r .

T h e r e f o r e , t h i s s y s t e m i s a s s u m e d t o o p e r a t e 2 0 h / d a y , 3 6 5 d a y s / y e a r g i v i n g 7 3 0 0 h / y e a r o p e r a t i o n .

M a i n t e n a n c e c o s t i s a s s u m e d t o i n c r e a s e d u e t o t h e a d d e d c o m p o n e n t s ; h o w e v e r , e n g i n e

m a i n t e n a n c e c o s t d e c r e as e s w h e n r u n n i n g a t l o w e r in t a k e t e m p e r a t u r e s , h e n c e it w a s a s s u m e d t h a t

t h i s i t e m r e m a i n s u n c h a n g e d . A s s e e n in T a b l e 6 t h e p a y b a c k p e r i o d = 3 .7 y e a r s, w h i c h is w i t h i n

t h e l i f e ti m e o f t h e a d d e d e q u i p m e n t . H e n c e , i n v e s t m e n t i n s u c h a s y s t e m i s j u s t if i e d , e s p e c ia l l y i n

r e m o t e , h o t a r e a s .

T a ble 4 Re la t ive c ha nge in pe r fo rm a nc e fo r 10 '

r e duc t ion in o pe ra t ing v a r ia b le s r , T (,~ a nd 7~ fo r a

s imp le cyc le .

P e r f o r m a n c e P o w e r s i c E t h

R - 2 ~ 1 . 2 1 .7

7~,~ 231o * 3 5 3 .5

T + 2 0. 75 0 + 0 . 6

T a b le 5 . Re la t ive c ha nge in pe r fo rm a n c e fo r 10

re duc t ion m ope ra t i ng v a r ia b le s r , T ,,~ a nd T~ fo r a

c o m b i n e d s y s t e m

P e r f o r m a n c e P o w e r . c o ~ E , ~ o ~

r - 1 + 2 - 1 . 2

1 ~ - 2 1 . 5 + 3 - 1

7 ~ + 0 . 5 0 . 0 0 . 0


10/11

172

Y . S . H . N a j j a r

Table 6 Resu lts of economic evaluation ol the

cogeneration system per 1 kg/s of engine air flow

Items Cost ($)

Investment-added cost

Abs orption M cl 28158

Suction air-cooler 5000

Heat-recover 5 hollel It RB 70156

Investment suh lota l 103314

Engineering and sundries (10%) + 1033 I

Saving by phasin g om new engine - 14110

Net investment 99536

Running cost I$ 3calb

Added fuel co~t 5711

Sa~ing in elecmc~l? 4 12360

Saving m steam 4 20088

Net annu al satm ~ ~$) 26737

Payback pe riod I s ca ~ 3 7

C ( ) N ( L U S I O N S

1. S u c t i o n a ir p r eco o l i n g in a co m b i n ed s y s t em i m p r o v es p o w er o u t p u t b y ab o u t 2 1 , o v e r a l l

t h e r m a l ef fi c ien cy (q o,) b y ab o u t 3 8 an d o v e r a l l s p ec i fi c f u e l co n s u m p t i o n b y 2 8 .

2 . P e r f o r m an ce o f t h e co m b i n ed s y s t em i s r e l a t i v e l y l e s s s en s i t i v e t o v a r i a t i o n s i n o p e r a t i n g

var iab les .

3 . T h e r m o eco n o m i c ev a l u a t i o n s h o u s t h a l t h e co m b i n ed s y s t em i s v i ab l e .

A c k n o w le d g e m e n t T h e a u t h o r w o u l d l i k e t o a c k n o ~ / e d g e t h c h e l p r e c e i v e d f r o m M r J . H u s s e i n .

R E F E R E N C E S

1 . D . H i l l . C o g e n e r a t i o n i s h o t .

Global Gas Turkmc

%.~. s , Nox . (1992) .

2 . Y . T s u j i k a w a a n d T . S a w a d a , C h a r a c t e r i s t i c s o f h y d r o g e n - f u e l e d g a s t u r b i n e c y c le w i t h i n t e r co o l e r , h y d r o g e n t u r b i n e

a n d h y d r o g e n h e a t e r . Int. J . [~vdrogen Ener:zy 10 (103, 677 683 (19853.

3 . J. B i r d a n d W . G r a b e . H u m i d i t y e f fe c t s o n g a s t u r b i n e p e r f o r m a n c e , A S M E P a p e r N o . 9 1 - G T - 3 2 9 ( 1 99 1 ) .

4 . A . A . E I - H a d i k , T h e i m p a c t o f a t m o s p h e r i c c o n d i t i o n s o n g a s tu r b i n e p e r f o r m a n c e .

J. E ng;ng Gas Turbines Pow er

112 ,

590 596 (19903.

5 . A n o n , A p p l i c a t i o n s f o r h ig h e r o u t p u t M a r s t u r b i n e s Diesel Gas Turbine Worldwide A u g . ( 1 9 9 2 ) .

6 . K . F u l t o n , M a s h p r o j e c t s h o w e d u p a t C o l o g n e i t ) m a r k e t e x - S o v i e t N a v y e n g i n e .

Gas Turbine World

A u g . ( 1 9 9 2 ) .

7 . O . Y a n g a n d G . T . S a t o , A s t u d y o n s u c t i o n c o o l i n g g a s t u r b i n e c y c l e w i t h t u r b o - r e f r i g e r a t i n g m a c h i n e u s i n g t h e b l e e d

a i r . B u l l . J S ME 14 (713, 493 {19713.

8 . I . S t a m M e r , S u n l a w * s c o g e n r e f r i g e r a t i o n p l a n t s r a k e u p b i g p r o f i t s in f i rs t t h r e e y e a r s . Gas Turbine World J u l y - A u g . ,

24 27 (19893.

9 . P . C h e s t e r , G a s a s a f u e l s o u r c e i n C H P s } s l e m s .

Ener .gv HorhL

Aug. , 12 15 (19893.

1 0. W . F . M a l e w s k i a n d G . M . H o l l d o r f f . P o w e r i n c r e a s e o f g a s t u r b i n e s b y in l e t a i r p r e c o o l i n g w i t h a b s o r p t i o n

r e f r i g e r a t i o n u t i l iz i n g e x h a u s t w a s t e h e a t , A S M E P a p e r N o . 8 6 - G T - 6 7 . / n t . Gas Turbine Con[[ D u e s s e l d o r f , 8 - 1 2 J u n e

1986

1 1. O . Y a n g , T . S h i m a d a , K . T a m s h i t a a n d G . T S a t o , A s t u d ~ o n t h e t o t a l e n e r g y s y s t e m o f th e g a s t u r b i n e .

B u l l . J S ME

1 4 ( 6 9 ) , 2 3 4 2 4 7

1 2. O . Y a n g , M . T s u j i t a a n d G . T . S a t o , T h e r m o d y n a m i c s t u d y o n t h e s u c t i o n c o o l i n g g a s t u r b i n e cy c le c o m b i n e d w i t h

a b s o r p t i o n - t y p e r e f r i g e r a t i n g m a c h i n e u s i n g w a s t e d h e a t .

B u l l J S M E

13 (63) , l l l l 1122 (19703 .

1 3. Y . T s u j i k a w a . T . S a w a d a a n d M H i r a n o . E f f e c ts o f p r e c o o l i n g o f s u c t i o n a i r o n t h e p e r f o r m a n c e o f li q u i d

h y d r o g e n - f u e l e d s u p e r s o n i c a i r c r a f t e n g i n e . P r o c. 6th I4orh t Hydrogen E nergy Coral Hyd rogen Ener gy Progress VI

V i e n n a . A u s t r i a , J u b 1 9 86 . V o l . 3 . p p . 1 1 7 4 1 1 8 4

1 4. J . W . B o u g h n a n d R . A . K e r w i n . A c o m p a r i s o n o f th e p re d i c te d a n d m e a s u r e d t h e r m o d y n a m i c p e r f o r m a n c e o f a g a s

t u r b i n e c o g e n e r a t i o n s y s t e m . A S M E P a p e r N o . 8 6 - G T - 1 6 2 ( 1 98 63 .

1 5. O . Y a n g a n d G . T . S a t o , T h e s u c t i o n c o o l i n g g a s t u r b i n e c y c le s .

Tokyo Joint Int. Gas. Turbine Conf.

T o k y o , J a p a n ,

4 . 7 O c t o b e r 1 97 1. P a p e r N o . J S M E - 2 .

1 6. D . J . M o e l l e r a n d D A . K o l p . S i m p s o n p a p e r c o m p a n y : f i r st 3 5 M W I M S 0 0 0 i n c o g e n e r a t i o n p l a n t , A S M E P a p e r

N o . 8 4 - G T - 5 5 1 1 9 8 4 )

1 7. J . P . N o l a n a n d V J . T w o m b l y . G a s t u r b i n e p e r f o r m a n c e i m p r o v e m e n t d i re c t m i x i n g e v a p o r a t i v e c o o li n g . Int. Gas

Turbine Aeroengme Congress Expo.

A S M E . G T 3 6 8 ( I9 9 0 3.

1 8. M . P i o l e n c . L E S ' i c e d ' in l e t n e t s ut i l it y a n o t h e r 1 4 M W o f p e a k i n g a t z e r o f u e l co s t .

Gas Turbine World

J a n . , 2 0 - 2 5

(19923.


11/11

E n h a n c i n g g a s t u r b i n e e n g i ne p e r f o r m a n c e 1 73

1 9. J . W . B a u g h n a n d R . A . K c r w m , A c o m p a r i s o n o f t h e p r e d ic t e d a n d m e a s u r e d t h e r m o d y n a m i c p e r f o r m a n c e o f a g a s

t u r b i n e c o g e n e r a t i o n s y s t e m , A S M E p a p e r 8 6 - G T - 1 62 ( 19 8 6 ).

2 0 . P . E . H u f f o r d , A b s o r p t i o n c h i l le r s i m p r o v e c o g e n e r a l i o n e n e r g x e f f i c i e n c y . . 4 S H R A E J., M a r c h , 4 6 5 3 ( 1 9 9 2 ) .

2 1 . A . E . N a s s e r a n d M . A . E 1 - K a l a y , H e a l r e c o v e r y c o o l i n g s y s t e m to c o n s e r v e e n e r g y in g a s - t u r b i n e p o w e r s t a t i o n s i n

t h e A r a b i a n G u l f . AppI. Energy. 35 , 133 142 (19 91 )

2 2. I . S . O n d r y a s , D , A . W i l s o n , M K a w a m o t o , a n d G L t t a a h , ( ) p Ii o n s m g a s l u r b i n e p o w e r a u g m e n t a t i o n u s in g i n l et - ai r

c h i l li n g , A S M E P a p e r N o . 9 0 - G T - 2 5 0 I I 0 9 0) ,

2 3 . D . G . W i l s o n ,

The Des ign O~ H ig h- ~ c i en c l Turhomachznc~ and Ga.~ Turhme~.

T h e M I T P r e s s , C a m b r i d g e ( 1 9 8 4 ) .

2 4. M . S . C h a p p e l l a n d E P . ( o c k s h u t i , G a s - t u r b i n e c y c le c a l c u h i lh m s ; t h c r m o d x n a m i c d a t a t a b le s f o r a i r a n d c o m b u s t i o n

p r o d u c t s f o r t h r e e s y s t e m s o f u n i ts , N R C N o 1 43 00 , O t t a v . a ( [ 9 7 4 )

2 5 . G . J . V a n W y l e n a n d R . E . S o n n t a g , Fundamenta/.~ O (' la~vlea/ T hermod~'m~mlcs, 3 r d E d n . W i l e y , N e w Y o r k ( 1 9 8 5 ) .

2 6 . G . A . R e y n o l d s , C o g e n e r a t i o n e c o n o m i c a n a l y s i s . A S M E ( . o g e n - T u r b o 1 98 7, p p . 1 47 1 60 .

2 7 . P . J . C o l le t , A b a s i c a n a l y s i s o f c o g e n e r a t i o n e c o n o m i L > , ~ X S M F P a p e r N o 8 0 - G T - 2 5 8 . Gas Turb ine and Aeroengine

Congress, J u n e 1 9 8 9 , O n t a r i o . C a n a d a

ATE 6 2 F

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