This paper presents an analysis of the potential of Micro Gas Turbines (MGT) with regards to performance, economic and durability considerations. The performance potential was assessed by calculating the cycle efficiency based on the Brayton cycle and the mechanical efficiency of the expansion turbine. The economic potential was evaluated by calculating the specific fuel consumption and estimating the cost and manufacturability of the turbine components. The durability and reliability of the components were assessed by considering the effects of transient thermal stresses and unstable ignition. The results indicated that ceramic materials can achieve a 63% increase in efficiency over nickel-based alloys and a 39% reduction in specific fuel consumption. It was also found that the grinding process on the metal-ceramic shaft connection is the most expensive as it relies on diamond grinding, while ceramic turbines can have an initial procurement cost advantage whenproduced in higher volumes. Finally, it was found that ceramic materials are less reliable due to their higher hardness and sensitivity to pressure spikes, and therefore require careful consideration when designing the components. / I detta dokument presenteras en analys av potentialen hos mikrogasturbiner (MGT) med avseende på prestanda, ekonomi och hållbarhet. Prestandapotentialen bedömdes genom att beräkna cykelns effektivitet baserad på Braytoncykeln och expansionsturbinens mekaniska effektivitet. Den ekonomiska potentialen utvärderades genom att beräkna den specifika bränsleförbrukningen och uppskatta kostnaden och tillverkningsbarheten för turbinkomponenterna. Komponenternas hållbarhet och tillförlitlighet bedömdes genom att man beaktade effekterna av tillfälliga termiska påfrestningar och instabil tändning. Resultaten visade att keramiska material kan öka effektiviteten med 63% jämfört med nickelbaserade legeringar och minskaden specifika bränsleförbrukningen med 39%. Det konstaterades också att slipningen av axelförbindelsen mellan metall och keramik är den dyraste eftersom den bygger på diamantslipning, medan keramiska turbiner kan ha en kostnadsfördel vid den första anskaffningen när de tillverkas i större volymer. Slutligen konstaterades det att keramiska material är mindre tillförlitliga på grund av deras högre hårdhet och känslighet för tryckspikar, och att det därför krävs noggranna överväganden vid utformningen av komponenterna.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-333154 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Ahlqvist Fehr, Alexander |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2023:189 |
Page generated in 0.0024 seconds