مدل‌سازی ترمودینامیکی و اگزرژواکونومیکی سیکل اصلاح شده ارگانیک رانکین آلی با استفاده از بازیاب حرارتی با منبع حرارتی زمین‌گرمایی | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| دوره 12، شماره 5، آذر و دی 1401، صفحه 189-200 اصل مقاله (1.67 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2022.11273.3480 | ||
| نویسنده | ||
| رضا بابایی اسپویی* | ||
| دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس ، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در تحقیق حاضر به بررسی اثر یک بازیاب حرارتی بر روی عملکرد سیکل ترکیبی ارگانیک رانکین (ORC) و زمین‌گرمایی پرداخته شد. آب داغ خروجی از زمین وارد یک جداساز مایع- بخار می‌شود. بخار تولیدی وارد قسمت توربین بخار و قسمت مایع نیز وارد یک مبدل حرارتی جهت سوپرهیت نمودن مبرد و چرخش توربین ORC می‌شود. مدل‌سازی انرژی، اگزرژی و اگزرژواکونومیکی با استفاده از نرم‌افزار EES و دیدگاه SPECO در طیف وسیعی از مبردهای آلی مختلف انجام گردید. نتایج نشان داد که توان خروجی سیستم بر حسب فشار جداساز برای سیکل ساده دارای یک نقطه بیشینه است، اما برای سیکل اصلاح‌یافته بدون محدودیت و به صورت صعودی افزایش می‌یابد. از نظر تحلیل انرژی، مبردهای R237ea، n-Pentane با 45.4 و 40 درصد دارای بیشترین مقادیر افزایش توان تولیدی در هنگام استفاده از سیکل اصلاح‌یافته نسبت به سیکل ساده هستند. از نظر مبلغ صرفه جویی در هزینه تولید توان، مبردهای R237ea و R123 با 0.63و 0.55 (cent/kW-hr) در صدر بهترین مبردها می‌باشند. مبرد cis-2-butene با 6376 کیلووات بهترین مبرد از لحاظ میزان تولید توان و مبرد R237ea بهترین مبرد از لحاظ هزینه صرفه‌جویی تولید توان می‌باشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| زمین‌گرمایی؛ سیکل اصلاح‌شده ارگانیک رانکین؛ بازیاب حرارتی؛ اگزرژواکونومیک | ||
| مراجع | ||
|
[1] Boehler R (1996), Melting temperature of the Earth's mantle and core: Earth's thermal structure. Annu Rev Earth Planet Sci 24(1):15–40.
[2] Aneke M, Agnew B, Underwood C (2011), performance analysis of the Chena binary geothermal power plant. Appl Therm Eng 31(10):1825–1832.
[3] Bombarda P, Invernizzi C, Pietra C (2010), Heat recovery from diesel engines: A thermodynamic comparison between Kalina and ORC cycles. Appl Therm Eng 31(30):212–219.
[4] Muñoz Escalona J, Sánchez D, Chacartegui R, Sánchez T (2012), Partloadanalysis of gas turbine & ORC combined cycles. Appl Therm Eng 29(36):63–72.
[5] Aneke M, Agnew B, Underwood C (2011), performance analysis of the Chena binary geothermal power plant. Appl Therm Eng 31(10):1825–1832.
[6] Kanoglu M, Bolatturk A (2008), Performance and parametric investigation of a binary geothermal power plant by exergy. Renew. Energy 33(11):2366–2374.
[7] Yari M (2010), Exergetic analysis of various types of geothermal power plants. Renew. Energy 35(1):112–121.
[8] Hettiarachchi HDM, Golubovic M, Worek WM, Ikegami Y (2007), Optimum design criteria for an Organic Rankine cycle using low-temperature geothermal heat sources. Energy 32(9):1698–1706.
[9] Franco A, Villani M (2009), Optimal design of binary cycle power plants for water dominated, medium-temperature geothermal fields. Geothermics 38(4):379–391.
[10] Bombarda P, Invernizzi C, Pietra C (2012), Heat recovery from diesel engines: A thermodynamic comparison between Kalina and ORC cycles. Appl Therm Eng 31(30):212–219.
[11] Karellas S, Schuster A, Leontaritis AD (2012), Influence of supercritical ORC parameters on plate heat exchanger design. Appl Therm Eng 31(36):33–34.
[12] Wei D, Lu X, Lu Z, Gu J (2008), Dynamic modeling and simulation of an Organic Rankine Cycle (ORC) system for waste heat recovery. Appl Therm Eng 31(28):1216–1224.
[13] RongJi X, Hem Y (2011), A vapor injector-based novel regenerative organic Rankine cycle. Appl Therm Eng 31(31):1238–1243.
[14] DiPippo R (2004), Second Law assessment of binary plants generating power from low-temperature geothermal fluids. Geothermics 33(5):565–86.
[15] DiPippo R (2007), Ideal thermal efficiency for geothermal binary plants. Geothermics 36(3):276–285.
]16[ رنجبر سیدفرامرز، نعمتی آرش، کلاهی محمدرضا. (1397). تحلیل ترمودینامیکی و بهبود عملکرد چرخه ی تولید توان زمین گرمایی ترکیبی رانکین آلی و فلش با استفاده از سیال کاری زئوتروپیک در چرخه ی رانکین آلی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 2 (83):131-138.
]17[ عبدالعلی پورعدل مهران، خلیل آریا شهرام، جعفرمدار صمد. (1397). تحلیل اگزرژی چرخه ی ترکیبی پیشنهادی دی اکسید کربن فوق بحرانی و رانکین آلی از منبع زمین گرمایی سبلان. مهندسی مکانیک مدرس. 22-11 : (4) 18.
]18[ کاظمیان محمد احسان, گنجعلیخان نسب سید عبدالرضا, ، جهانشاهی جواران ابراهیم. (1400). بهینه سازی عملکرد سیکل رانکین آلی مبتنی بر مطالعه مقایسه ای روش‌های باکس-بهنکن و مرکب مرکزی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها, 11(2): 219-232.
]19[ باروتکوب حسین، حنیفی میانگفشه کاوه، یاری مرتضی. (1396). طراحی و تحلیل سیستم جدید سیکل رنکین آلی با محرک اولیه توربین گاز SGT -۴۰۰ مطالعه موردی: منطقه نار- کنگان (جنوب ایران). مهندسی مکانیک مدرس. ۱۷ (۱۲) : ۳۷۲-۳۶۱.
]20[ شوکتی, ناصر, رنجبر, دکتر سیدفرامرز. (1394). تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژواکونومیکی ترکیب سیکل تولید توان زمین گرمایی با سیکل کالینا و سیکل رانکین با سیال‌های آلی مختلف. مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها, 5(1), 177-192.
[21] Bejan A, Tsatsaronis G, Moran M (1996), Thermal Design and Optimization. John Wiley & Sons 408-427.
[22] Mohammadkhani F, Shokati N, Mahmoudi S.M.S, Yari M, Rosen M.A (2014), Exergoeconomic assessment and parametric study of a Gas Turbine-Modular Helium Reactor combined with two Organic Rankine Cycles, Energy 65:533–543.
[23] Kamyar D, Mehdi A, Farideh A, Marc A. (2015), Selection of Optimum Working Fluid for Organic Rankine Cycles by Exergy and Exergy-Economic Analyses, Sustainability 7:15362–15383. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,166 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 952 |
||