🌡 สภาวะการทำงาน — Overview
Net Power Output
—
kW
Thermal Efficiency η_th
—
%
Heat Rate (HR)
—
kJ/kWh
Specific Work w_net
—
kJ/kg
Fuel Flow ṁ_f
—
kg/s
Back Work Ratio BWR
—
%
Exhaust Temp T₄
—
°C
Exhaust Flow ṁ_g
—
kg/s
📍 State Points — T–s Cycle Overview
| State | Description | T (°C) | P (barA) | h (kJ/kg) | หมายเหตุ |
|---|---|---|---|---|---|
| State 1 | Compressor Inlet (Ambient) | — | — | — | อากาศขาเข้า |
| State 2s | Compressor Outlet Isentropic | — | — | — | T₂s (ideal) |
| State 2 | Compressor Outlet Actual | — | — | — | T₂ (actual) |
| State 3 | Turbine Inlet (TIT) | — | — | — | Firing Temp |
| State 4s | Turbine Outlet Isentropic | — | — | — | T₄s (ideal) |
| State 4 | Turbine Outlet Actual (Exhaust) | — | — | — | T₄ (actual) |
📋 สูตรการคำนวณทั้งหมด — คลิกเปิดดู
0) ความดันขาเข้า–ขาออกจริง (Site Losses)
P₁ (หน้า Compressor) = ความดันบรรยากาศ − ΔP_inlet
P₂ = CDP ที่วัด (สัมบูรณ์) | rₚ = P₂/P₁
P₄ (ขาออกกังหัน) = ความดันบรรยากาศ + ΔP_exhaust | rₚ,turbine = P₂/P₄
1) State 1 — อากาศขาเข้า
h₁ = Cp_a × T₁ (kJ/kg) | ρ₁ = P₁/(R_air × T₁)
2) Compressor (1→2)
T₂s = T₁ × rₚ^((γ−1)/γ) | γ=1.4
w_c,isen = Cp_a × (T₂s − T₁) → w_c = w_c,isen / η_c
T₂ = T₁ + w_c / Cp_a
3) Combustor (2→3)
q_in = Cp_g × (T₃ − T₂) [ต่อ kg อากาศ]
FAR = q_in / (η_cc × LHV) → ṁ_fuel = FAR × ṁ_a
4) สมดุลมวล (กรณีมี Inlet Cooling แบบสเปรย์)
ṁ_comp,in = ṁ_a + ṁ_spray
ṁ_exhaust = ṁ_a + ṁ_spray + ṁ_fuel
5) Turbine (3→4)
T₄s = T₃ / rₚ,turbine^((γ_g−1)/γ_g) | γ_g=1.333
w_t,isen = Cp_g × (T₃ − T₄s) → w_t = η_t × w_t,isen
T₄ = T₃ − w_t / Cp_g
6) กำลังและประสิทธิภาพ
W_turbine = ṁ_exhaust × w_t | W_comp = ṁ_comp,in × w_c
P_shaft = W_turbine − W_comp | BWR = W_comp/W_turbine × 100%
P_elec = P_shaft × η_mech × η_gen
Q_in = ṁ_fuel × LHV (ASME PTC 22) | η_th = P_elec / Q_in
Heat Rate = 3600 / η_th (kJ/kWh)
7) Regenerator (ถ้ามี)
T₂r = T₂ + ε × (T₄ − T₂) | q_in,regen = Cp_g × (T₃ − T₂r)
8) ค่าคงที่และอ้างอิง
Cp_a = 1.005, Cp_g = 1.148 kJ/kg·K | γ = 1.4, γ_g = 1.333 | R_air = 0.287
Ref: Boyce, GT Engineering Handbook 4th Ed. Ch.2–3 | ASME PTC 22-2014 | ISO 3977
💡 ดูการแทนค่าตัวเลขจริงทีละขั้นได้ที่แท็บ "📐 Brayton Cycle" และ "⚡ Energy Balance"
🔄 Brayton Cycle — Simple Cycle Gas Turbine
📐 Step-by-Step Calculation — Brayton Cycle
1State 1 — Compressor Inlet (Ambient)
Properties of Air at State 1
h₁ = Cp_air × T₁ (kJ/kg) | Cp_air ≈ 1.005 kJ/kg·K
T₁ = T_ambient (K) = T_amb(°C) + 273.15
ความหนาแน่น: ρ₁ = P₁/(R_air × T₁) | R_air = 0.287 kJ/kg·K
2State 2 — Compressor Outlet (Actual)
Isentropic & Actual Compressor Work
T₂s = T₁ × rₚ^((γ-1)/γ) | γ = 1.4, (γ-1)/γ = 0.2857
w_c,isen = Cp_air × (T₂s − T₁) (kJ/kg)
η_c = w_c,isen / w_c,actual → w_c,actual = w_c,isen / η_c
T₂ = T₁ + w_c,actual / Cp_air
3State 3 — Turbine Inlet (Combustor Exit / TIT)
Heat Addition in Combustor
Cp_g ≈ 1.148 kJ/kg·K (hot gas, แก๊สเผาไหม้)
h₃ = Cp_g × T₃ (kJ/kg)
q_in = Cp_g × (T₃ − T₂) [per kg air+fuel]
Fuel-Air Ratio: FAR = q_in / (η_cc × LHV)
4State 4 — Turbine Outlet (Exhaust)
Isentropic & Actual Turbine Work
γ_g = 1.333 (hot combustion gas)
T₄s = T₃ / rₚ^((γ_g−1)/γ_g) | (γ_g−1)/γ_g = 0.25
w_t,isen = Cp_g × (T₃ − T₄s)
w_t,actual = η_t × w_t,isen (Turbine Expander Work)
T₄ = T₃ − w_t,actual / Cp_g
5Net Work & Thermal Efficiency
Performance Metrics — ASME PTC 22
w_net = w_t,actual − w_c,actual (kJ/kg air)
Back Work Ratio (BWR) = w_c,actual / w_t,actual × 100%
P_shaft = ṁ_air × w_net (kW)
P_elec = P_shaft × η_mech × η_gen (kW)
Q_in = ṁ_air × q_in (kW)
η_th = P_elec / Q_in × 100% [Thermal Efficiency]
Heat Rate = 3600 / η_th (kJ/kWh)
ṁ_fuel = Q_in / (η_cc × LHV) (kg/s)
🔢 ผลการแทนค่าตัวเลข (Numerical Substitution)
กด ▶ คำนวณ เพื่อดูขั้นตอน
⚡ Energy Balance — First Law of Thermodynamics
Conservation of Energy
Q_in = W_net + Q_out
Q_in = ṁ_fuel × LHV (kW, เชื้อเพลิงที่ป้อน) · ความร้อนที่ก๊าซรับ = ṁ_fuel × LHV × η_cc
W_turbine = ṁ_gas × w_t,actual (kW)
W_compressor = ṁ_air × w_c,actual (kW)
P_shaft = W_turbine − W_compressor
Q_exhaust = ṁ_gas × Cp_g × (T₄ − T₁) (kW)
Q_in (Heat Input)
—
kW
W_compressor
—
kW
W_turbine
—
kW
P_shaft
—
kW
P_electric
—
kW
Q_exhaust
—
kW
η_th
—
%
Heat Rate
—
kJ/kWh
🔢 Energy Balance Substitution
กด ▶ คำนวณ
📊 Actual vs Design Comparison (ASME PTC 22)
| Parameter | Design | Actual (Calc) | Deviation | Status |
|---|---|---|---|---|
| η_th (%) | — | — | — | — |
| Power Output (kW) | — | — | — | — |
| Heat Rate (kJ/kWh) | — | — | — | — |
| Exhaust Temp T₄ (°C) | — | — | — | — |
| Back Work Ratio (%) | — | — | — | — |
🏁 Performance Summary
📋 สูตรอ้างอิง — Gas Turbine Thermodynamics
Brayton Cycle (Ideal — Air Standard)
η_Brayton,ideal = 1 − (1/rₚ)^((γ−1)/γ)
T₂s/T₁ = rₚ^((γ−1)/γ)
T₄s/T₃ = (1/rₚ)^((γ−1)/γ) = 1/rₚ^((γ−1)/γ)
Actual Cycle (ASME PTC 22 — Field Measurement)
η_c = (h₂s − h₁) / (h₂ − h₁) = Isentropic Comp. Efficiency
η_t = (h₃ − h₄) / (h₃ − h₄s) = Isentropic Turbine Efficiency
w_net = η_t × Cp_g × (T₃ − T₄s) − Cp_a × (T₂s − T₁)/η_c
Heat Rate & Efficiency Conversion
HR (kJ/kWh) = 3600 / η_th
HR (BTU/kWh) = 3412 / η_th
η_th = P_elec / Q_in = P_elec / (ṁ_f × LHV)
Regenerative Cycle (Boyce, Ch.2)
ε_regen = (T₂r − T₂) / (T₄ − T₂)
T₂r = T₂ + ε_regen × (T₄ − T₂) [Air preheated by exhaust]
q_in,regen = Cp_g × (T₃ − T₂r) [Reduced fuel requirement]
η_th,regen = w_net / q_in,regen
Cp, γ Values Used (Boyce, Table 2-1)
Air (cold): Cp_a = 1.005 kJ/kg·K, γ = 1.400, (γ−1)/γ = 0.2857
Flue gas (hot): Cp_g = 1.148 kJ/kg·K, γ_g = 1.333, (γ−1)/γ = 0.250
R_air = 0.287 kJ/kg·K
Ref: Boyce, Gas Turbine Engineering Handbook, 4th Ed. (2012), Ch. 2–3
Ref: ASME PTC 22-2014, Gas Turbine Power Plants
Ambient Correction — ISO 3977 / ASME PTC 22
P_corr = P_meas × (P_ISO/P_site) × √(T_site/T_ISO)
T_ISO = 288.15 K (15°C), P_ISO = 1.01325 barA
η_th ไม่เปลี่ยนตาม Ambient (เป็น ratio) แต่ Power Output เปลี่ยน
📝 ตัวแปรที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานและประสิทธิภาพ Gas Turbine — บันทึกค่าหน้างาน
วิธีใช้: กรอกค่าที่อ่านได้จาก DCS / มิเตอร์ / ใบวิเคราะห์ ลงช่อง "ค่าบันทึก" → เครื่องมือเทียบกับ ช่วงที่ควรจะเป็น และแสดงสถานะอัตโนมัติ
(🟢 ปกติ / 🟡 เฝ้าระวัง / 🔴 เกินเกณฑ์) พร้อมสรุปรายการที่หลุดช่วงด้านล่างตาราง
ช่วงอ้างอิงเป็นค่าทั่วไปของ GT ใช้แก๊สธรรมชาติในไทย (Simple Cycle, Base load) — ให้ยึดค่า OEM / Commissioning / Performance Test ของเครื่องจริงเป็นหลัก | ปุ่ม "ดึงค่าจากผลคำนวณ" เติมเฉพาะช่องที่คำนวณได้จากแท็บอื่น ช่องที่เหลือกรอกเอง | ค่า Sensitivity อ้างอิง GE GER-3567H, Boyce Ch.2–3, ASME PTC 22
ช่วงอ้างอิงเป็นค่าทั่วไปของ GT ใช้แก๊สธรรมชาติในไทย (Simple Cycle, Base load) — ให้ยึดค่า OEM / Commissioning / Performance Test ของเครื่องจริงเป็นหลัก | ปุ่ม "ดึงค่าจากผลคำนวณ" เติมเฉพาะช่องที่คำนวณได้จากแท็บอื่น ช่องที่เหลือกรอกเอง | ค่า Sensitivity อ้างอิง GE GER-3567H, Boyce Ch.2–3, ASME PTC 22
🟢 อยู่ในช่วงปกติ🟡 นอกช่วงปกติ — เฝ้าระวัง / ตรวจสอบ
🔴 เกินเกณฑ์ — ต้องหาสาเหตุ⚪ ยังไม่กรอก🔵 ไม่มีเกณฑ์ตัวเลขกลาง — เทียบกับค่า OEM (ดูช่วง)
| ตัวแปร | หน่วย | ค่าบันทึก | ช่วงที่ควรจะเป็น (ตัวอย่าง) | ผลต่อพลังงาน / ประสิทธิภาพ | แหล่งข้อมูล / Tag | สถานะ | Tag จริง / หมายเหตุ |
|---|
📈 บันทึกข้อมูลตามเวลา (Trend Log) — ติดตาม Heat Rate / ประสิทธิภาพ / กำลังปรับแก้สภาวะ
บันทึกค่าอ่านรายชั่วโมง/รายกะ/รายวัน จาก DCS แล้วให้เครื่องมือคำนวณ Q_in, η_th, Heat Rate และ ค่าปรับแก้สู่ ISO (15 °C, 1,013.25 mbar) ด้วยสัมประสิทธิ์ที่กำหนดด้านล่าง
เพื่อแยก "ผลของอากาศร้อน" ออกจาก "การเสื่อมสภาพของเครื่อง" — ถ้ามี Correction Curve ของ OEM ให้ใช้ค่านั้นแทน
Frame 0.5–0.9 · Aero 0.7–1.0
ทั่วไป 0.1–0.3
ใช้แปลง kg/s ↔ Nm³/h · แก๊สไทย 0.70–0.80
ว่าง = ใช้กำลังพิกัดจาก Sidebar
| # | วันที่-เวลา | T_amb °C | P_baro mbar | ΔP_in mbar | CDP barG |
T₄ °C | Spread °C | P_gross kW | Fuel Nm³/h | LHV MJ/Nm³ |
Q_in kW | η_th % | HR kJ/kWh | P_corr ISO kW | HR_corr ISO kJ/kWh | Load % |
หมายเหตุ |
|---|
📐 สูตรที่ใช้ใน Trend Log
Q_in (kW) = Fuel (Nm³/h) × LHV (MJ/Nm³) × 1000 ÷ 3600
η_th = P_gross ÷ Q_in | HR = 3600 ÷ η_th (kJ/kWh, ฐาน LHV, Gross)
P_corr,ISO ≈ P_gross × (1013.25 ÷ P_baro) × [1 + k_P × (T_amb − 15)]
HR_corr,ISO ≈ HR × [1 − k_HR × (T_amb − 15)]
หมายเหตุ: Q_in ใน Log = พลังงานเชื้อเพลิงที่ป้อน (Fuel × LHV) ตาม ASME PTC 22 — ฐานเดียวกับแท็บผลลัพธ์ (ค่าเริ่มต้น)
การปรับแก้แบบเชิงเส้นนี้เป็นค่าประมาณสำหรับดูแนวโน้ม — การทดสอบตาม ASME PTC 22 ต้องใช้ Correction Curve ของ OEM (อุณหภูมิ, ความดัน, ความชื้น, ΔP inlet/exhaust, ความถี่, PF)
💾 บันทึก / โหลด ข้อมูลทั้งหมด (JSON)
JSON เก็บ: ข้อมูลโครงการ + ช่องกรอกทั้งหมดใน Sidebar + ค่าบันทึกตัวแปร (พร้อมหมายเหตุ) + Trend Log + สัมประสิทธิ์ปรับแก้ — โหลดกลับแล้วคำนวณซ้ำให้อัตโนมัติ