Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Mathematical modelling of turbo-expanders

Łukasz Sznajder

Abstract

Turbo-expanders are the machines that enable operational improvement of instal-lations across various industries starting with energy recovery systems in refineries and ending with cryogenic cooling installations. This kind of machinery is also utilized in unconventional systems of converting renewable energy sources. Simple axial expander of 30 MW power used in FCC unit in oil refinery can contribute to save ca. US $13 mln due to reduced power consumption. In LNG installations thanks to the use of two phase expanders the plant production rate can grow by 5% along with the decline in power con-sumption, also ca. 5%. It is estimated that 1kW of power generated by turboexpander allows to liquefy up to 60t of natural gas or 70t of petroleum gas more when compare to the installation without such machine. Mentioned technical and economical benefits ren-der turboexpanders being more and more widely implemented in the industry. The presented Master Thesis contains design, operational and diagnostic aspects of turboexpanders. The first part presents expander’s theory and shows its multiple appli-cations in different industries. The second part was devoted to present created computa-tional program used to calculate turboexpander’s performance. Its functionality was shown by conducting the performance analysis of the expander installed in natural gas platform. For the sake of thermodynamic calculations two equations of state were imple-mented into the program, i.e. Soave Redlich Kwong and Peng Robinson. Shown program was created in VB.NET programming environment and it is planned to be integrated with bigger remote monitoring and diagnostic system of rotating machinery
Record ID
WUTa6c626edc63b4a2d87ce6810e25b9b86
Diploma type
Master of Science
Author
Łukasz Sznajder (FPAE) Łukasz Sznajder,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Modelowanie matematyczne turbin ekspansyjnych
Supervisor
Wojciech Bujalski (FPAE/IHE) Wojciech Bujalski,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)
Study subject / specialization
, Energetyka (Power Engineering)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
06-06-2012
Issue date (year)
2012
Pages
98
Internal identifier
MEL; PD-1921
Reviewers
Wojciech Bujalski (FPAE/IHE) Wojciech Bujalski,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Janusz Lewandowski (FPAE/IHE) Janusz Lewandowski,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
turbina ekspansyjna, LNG, LPG, gaz ziemny, skraplanie, Peng Ro-binson, Soave Redlich Kwong, zawór Joula-Thomsona, warunki kriogeniczne
Keywords in English
xxx
Abstract in Polish
Turbiny ekspansyjne pozwalają na znaczne usprawnienie pracy różnych instalacji przemysłowych począwszy od układów regeneracji energii w rafineriach ropy naftowej czy kriogenicznych układów chłodniczych. Są one wykorzystywane również w niekon-wencjonalnych instalacjach przetwarzających tzw. energię odnawialną. Ekspander osio-wy o mocy rzędu 30 MW w instalacji katalitycznego krakingu pozwala na zaoszczędze-nie przez rafinerię ok. US$13 mln związanych ze zmniejszonym zapotrzebowaniem na energię elektryczną. W instalacjach skraplania gazu ziemnego (LNG) dzięki ekspandero-wi zwiększa się wydajność instalacji o ok. 5% przy jednoczesnym spadku energii zuży-wanej na potrzeby własne (też ok. 5%). Szacuje się, że 1 kW mocy wygenerowanej przez ekspander pozwala na skroplenie do 60 ton gazu ziemnego lub 70 ton LPG więcej. Wspomniane aspekty techniczne jak i zachęcające wyniki ekonomiczne sprawiają, że turbiny ekspansyjne są coraz częściej wykorzystywane w przemyśle. Niniejsza praca magisterska prezentuje wybrane zagadnienia związane z kon-strukcją, działaniem i diagnostyką turbin ekspansyjnych. Opracowanie to jest podzielone na dwie części. Część pierwsza zawiera opis ekspanderów w ujęciu teoretycznym jak i przegląd obecnie stosowanych rozwiązań. Przedstawiona jest również krótka analiza eksploatacji ekspanderów. Część druga zawiera prezentację stworzonego programu po-zwalającego na analizę pracy turbin ekspansyjnych. Funkcjonalność programu pokazano na przykładzie obliczeniowym ukazującym pracę wybranej turbiny ekspansyjnej w insta-lacji wydobycia gazu ziemnego. Na potrzeby programu zaimplementowano dwa równa-nia stanu, Soave Redlich Kwong oraz Peng Robinson, według których przeprowadzone są obliczenia parametrów termodynamicznych. Zaprezentowany moduł obliczeniowy został napisany w środowisku programistycznym VB.NET i docelowo ma być zintegrowany z programem służącym do zdalnego monitoringu i diagnostyki urządzeń wirujących.
File
  • File: 1
    Praca Magisterka_Lukasz Sznajder .pdf
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUTa6c626edc63b4a2d87ce6810e25b9b86/
URN
urn:pw-repo:WUTa6c626edc63b4a2d87ce6810e25b9b86

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page