ملتقى الفيزيائيين العرب - تبريد الهواء في التوربينات الغازية

[GLINT]كما هو معروف ان الطاقة المنتجة تنخفض كلما
زادات درجة حرارة الجو كما في الصيف والعكس صحيح .[/GLINT]

لذلك فان هذا النظام يعتمد على تقليل درجة حرارة الهواء الداخل بواسطة ضخ كمية من الماء البارد (11 درجة مئوية ) في وجه الهواء الداخل بعد فلتر الهواء . وبذلك يتم تخفيض درجة حرارة الهواء قبل دخوله الى الضاغط , ويساعد ذلك في زيادة كفاءة وأداء عملية توليد الطاقة تصل الى حوالي 20 % . أي أنه لو كانت التربينة تنتج 60 ميغاوات فانه بعد تركيب هذا النظام سوف يرتفع الانتاج الى حوالي 72 ميغاوات بزيادة قدرها 12 ميغا وات وهي زيادة مغتبرة ومقبوله .

ويبين الرسم رقم 1 علاقة الطاقة وكمية الهواء والحرارة مع درجة حرارة الجو :
http://phys4arab.net/up/uploads/8063fc9407.jpg

طريقة العمل

ويبين الشكل التالي طريقة عمل هذا النظام , حيث يتم ضخ الماء البارد في وجه الهواء الداخل بعد فلتر الهواء . وتقوم الرشاشات المركبة (Nozzles) في النظام بتفتيت ذرات الماء الى ذرات صغيرة ليسهل عملية التبادل الحراري بين الماء البارد والهواء .
ثم يدخل الهواء البارد عبر شبكة خاصة لتنقيته من ذرات الماء أو أي أجسام أخرى ويكمل الهواء المبرد منظومة توليد الطاقة بحيث يتم ضغطه في الضاغط تم يمزج مع الوقود ليتم الاحتراق الكامل ثم تدخل الغازات الحارة ذات المحتوى الحراري العالى الى ريش التربية لتحريكها بالسرعة المطلوبة , وبالتالي يتم تحريك محور المولد المتصل بمحور التريبنة لتتولد الطاقة الكهربائية .

http://phys4arab.net/up/uploads/f7e0b6c945.jpg

وتعتمد كمية المياه المضخة في نظام تبريد على قدرة ونوع التوربينة . ويبين الجدول التالي تغير كمية المياه مع قدرة الوحدات وايضا مقدار ونسبة الزيادة في القدره عند استخدام هذه الطريقة .

http://phys4arab.net/up/uploads/879e51c9cc.jpg

مكونات نظام تبريد الهواء :

سوف نقوم بشرح مكونات الهواء حسب شركة Mee Industries INC في نظامها المدعو Mee Fog System حيث تم تركيب هذا النظام كما تدعي الشركة في أكثر من 350 تربينة غازية قدراتها تتراوح من 5 الى 250 ميغاوات ( موقع الشركة www.meefag.com).

1- منصة المعدات والتحكم :
وتحتوي على المضخات ومحابس التحكم واجهزة التبريد كما تحتوي على صندوق التحكم الالكتروني الذي يتحكم في تشغيل وضبط النظام وايقافه .

http://phys4arab.net/up/uploads/ea22cd896a.jpg

http://phys4arab.net/up/uploads/3f11cb4665.jpg

2- الرشاشات (Nozzels)

ان سرعة عملية التبادل الحراري الذي يتم بين ذرات المياه المتطايرو من الرشاشات وبين الهواء الداخل تعتمد بشكل كبير على حجم وسرعة ذراتأو قطرات الماء من الرشاشات . لذلك فقد تم حساب ذلك بدقة في معامل شركة Mee وقد تم تصميم رشاشات مناسبة لهذا الخصوص بحيث تم ضبط فتحات الرشاشات الى حوالي ( Orifice 0.0006 inch) عند ضغط ( psi 2000 ) مما يولد قطرات مياه صغيره جدا يصل قطرها الى عشر شعرة الانسان . ويبين الرسم التالي تركيب الرشاشات من الداخل ومنظر الرشاشات اثناء عمل النظام :

http://phys4arab.net/up/uploads/7b89ff15ed.jpg http://phys4arab.net/up/uploads/bd49b7e1f1.jpg

ويبين الرسم الاتي مزيد من التفاصيل عن الرشاشات

http://phys4arab.net/up/uploads/79f6c77a9c.jpg

ويمكن ان نحصر عيوب مثل هذا النظام في التالي :

1- يحتاج الى مياه تبريد مستمرة متوفرة في مكان التربينات وبمواصفات عالية من أي تكون خالية من الاملاح .
2- ان مثل هذه الانظمة سوف تضيف معدات واجهزة اضافية الى التربينة , تحتاج الى صيانة دورية .
3- لابد من حساب دقيق لتكاليف المشروع ومقارنتها بالفوائد المرجوه من هذا النظام .