The effect of bend angle on the evaporative cooling of air flow through bent duct

• Published in: The Iraqi journal for mechanical and materials engineering. Vol. 21; no. 4; pp. 240 - 258
• Main Authors: Muhammad, Abd al-Sattar Jawad, Nazzal, Aqil Asi
• Format: Journal Article
• Language: Arabic; English
• Published: Babylon, Iraq University of Babylon, College of Engineering 31-12-2021
• Subjects: التبريد; الهندسة الميكانيكية; تدفق الهواء
• ISSN: 2076-1819; 1819-2076; 2313-3783
• DOI: 10.32852/iqjfmme.v21i4.569

One remediation to output power drop of a gas turbine generating units during hot climates is reducing compressor inlet air temperature using fogging technique incorporating water injection into the airstream. The inlet air ductworks often include a bend or curved duct before the compressor comprising the secondary flow utilized to enhance the mixing between air and water droplets. This study investigates the effect of changing the bend angle on the resultant evaporative cooling of steadily flowing airstream. The experiments were conducted with an average air velocity range from (2.5 to 5 m/s) through (50) cm square duct. The study considered three bend angles of (45°, 90° and 135°) along with three sets of nozzle tilt angles of (- 45o, 0° and 45° ) to the axial flow direction. The results reveal that best evaporative cooling was achieved at a bend angle of (135°) when the water is axially injected, i. e. , at (0o) to flow direction. These conditions were obtained at the velocity of (2.5 m/s), giving enough residence time for the injected droplets to evaporate and cool the airstream.
تعتبر عملية تقليل درجة حرارة الهواء لمدخل ضاغط التوربينات الغازية باستخدام تقنية توليد الضباب Fogging والتي تتضمن حقن المياه بصورة مباشرة على تيارات الهواء قبل دخولها ضاغط التوربين الغازي واحدة من الطرق المستخدمة لمعالجة هبوط الطاقة الناتجة من وحدات توليد توربينات الغازية أثناء المناخات الساخنة. غالبا ما يشمل مدخل مجاري الهواء قناة منحنية قبل الضاغط التي تضم التدفق الثانوي الذي يستخدم في تعزيز الخلط بين قطرات الهواء و الماء. هذه الدراسة تتحرى في تأثير تغيير زاوية الانحناء على التبريد التبخري الناتج للهواء المتدفق. أجريت التجارب بمتوسط سرع الهواء تتراوح من 2.5 إلى 5 م / ث من خلال قناة مربعة الشكل بطول ضلع 50 سم. تضمنت الدراسة ثلاثة زوايا انحناء 45 درجة، 90 درجة و 135 درجة إلى جانب ذلك ثلاثة زوايا إمالة لحاقنات قطيرات الماء - º45، º0 و º45 إلى اتجاه التدفق المحوري. تكشف النتائج أن أفضل تبريد تبخري تم تحقيقه بزاوية منحنية 135 درجة عندما يتم حقن الماء بشكل محوري، أي في º0 زاوية امالة الحاقن. تم الحصول على هذه النتائج في سرعة 2.5 م / ث والتي تعطي وقت كافي لقطيرات الماء المحقونة لتتبخر تبريد تيارات الهواء الداخلة الى توربينات الغاز.