Valutazione delle prestazioni di cicli a gas basati sul concetto di pressure gain combustion

The aim of this study is to assess the improvement in the performance in gas turbine-based cycles that follows the introduction of a pressure gain combustor. Three performance quantities are considered: net power output, net electric efficiency and turbine outlet temperature (TOT). In first place, a simulation is carried out with both cycles, simple and combined, in standard configuration, then a suitable combustor is implemented and simulations are made varying its gain in pressure. In the case of simple cycle, the pressure ratio of the main compressor is kept constant, hence the pressure at the inlet of the turbine increases. Regarding combined cycle, the pressure ratio of the compressor decreases due to the constant overall pressure ratio constraint. Both the power output and the efficiency for the two power plants increase due to this implementation.

In questo lavoro di tesi si vuole studiare l’effetto di un ipotetico combustore pressure gain sulle prestazioni di un ciclo semplice e di un ciclo combinato entrambi basati su turbina a gas di tipo industriale. Gli indici di prestazione di interesse sono: potenza netta dell’impianto, rendimento elettrico netto e temperatura dei fumi allo scarico della turbina a gas. Lo studio viene fatto dapprima simulando con un opportuno software entrambi i cicli in configurazione standard. Successivamente si implementa il combustore in oggetto e si simulano entrambi gli impianti per alcuni valori di aumento di pressione. La logica con cui procede in quest’ultimo caso è diversa per le due configurazioni impiantistiche: nel caso di ciclo semplice si sceglie di mantenere costante il rapporto di compressione fornito dal compressore principale, segue un aumento progressivo della pressione in ingresso alla turbina; nel ciclo combinato, invece, si sceglie di mantenere costante il rapporto di compressione complessivo del ciclo, segue una progressiva diminuzione di quello del compressore principale. Nel complesso si ha un netto miglioramento della potenza prodotta e del rendimento d’impianto per entrambe le soluzioni impiantistiche.