Numerical analysis of droplet injection and efficiency of wet compression systems

The unparalleled growth in the fields of industrialization and automation has driven up the energy demands of the planet. The energy production by the means of gas turbine is a major source source of energy production. The power output shows a strong dependence on the climatic conditions. Further technologies have been developed to render the output of the powerplant independent of the prevailing weather conditions. Initial technologies have been designed with a vision of air's ability to absorb a specified amount of water to saturation. The Wet Compression extends the range of evaporative cooling systems beyond their original limitations. The overspray provided with Wet Compression showed significant improvements in compressor inlet temperatures when adequate attention is taken to achieve uniform spray distribution and droplets owing to its intercooling effect. The present research emphasizes the critical need of the wet compression with the assistance of a coupled continuum-discrete phase methodology. Sensitivity analysis has been implemented with the purpose of modeling the effect of turbulence dispersion on spatial distribution. The systems' reliance on droplet size distribution has been consolidated by commissioning a droplet diameter sensitivity study with Rosin-Rammler diameter range specification. The stochastic collision model in conjuction with the coalescence and breakup has exemplified the wet compression's sensitivity to temporal and spatial development of particle diameters. A comprehensive study to characterize the efficiency of the wet compression as a function of the number of nozzles has been carried out and the following sections will describe the suggested Wet Compression's capabilities, limits, as well as potential developments.

La crescita senza precedenti nei campi dell'industrializzazione e dell'automazione ha fatto aumentare le richieste di energia del pianeta. La produzione di energia utilizzando la turbina a gas è una delle principali fonti di produzione di energia. La produzione di energia usando la turbina mostra una forte dipendenza dalle condizioni climatiche. Sono state sviluppate ulteriori tecnologie per rendere la produzione indipendente dalle condizioni climatiche prevalenti. Le tecnologie iniziali sono state progettate con una visione della capacità dell'aria di assorbire una determinata quantità di acqua fino alla saturazione. Il Wet Compression estende la gamma dei sistemi di raffreddamento evaporativo oltre i loro limiti originali. L'overspray fornito con la Wet Compression ha mostrato miglioramenti significativi nelle temperature di ingresso del compressore quando si presta adeguata attenzione a ottenere una distribuzione uniforme dello spray e delle goccioline grazie al suo effetto intercooling. La presente ricerca sottolinea la necessità critica della Wet Compression con l'assistenza di una metodologia di fase continua-discreta accoppiata. L'analisi di sensibilità è stata implementata con lo scopo di modellare l'effetto della dispersione della turbolenza sulla distribuzione spaziale. La dipendenza dei sistemi dalla distribuzione delle dimensioni delle gocce è stata consolidata commissionando uno studio di sensibilità del diametro delle gocce con la specificazione dell'intervallo di diametro Rosin-Rammler. Il modello di collisione stocastica in congiunzione con la coalescenza e la rottura ha esemplificato la sensibilità del Wet Compression allo sviluppo temporale e spaziale dei diametri delle particelle. È stato condotto uno studio completo per caratterizzare l'efficienza della compressione a umido in funzione del numero di ugelli e le sezioni seguenti descriveranno le capacità, i limiti e i potenziali sviluppi del Wet Compression.