توضیحات
عنوان: تحلیل اگزرژی اکونومیک سیستم های CHP با سوخت بیوماس زیست توده در ترکیب با سیستم های( ORC ) سیکل ارگانیک رانکین
- چکیده
- مقدمه
- توضیح سیستم
- فرضیات ترمودینامیکی
- تحلیل انرژی
- تحلیل اگزرژی
- بحث و نتیجه گیری
- اعتبار سنجی مدل
- انتخاب سیال عامل مناسب
- نتایج مدل سازی
- نتایج تحلیل انرژی
- نتایج تحلیل اگزرژی
- مطالعه پارامتریک
- اثر فشار و دمای تخریب کننده (2) بر روی عملکرد سیکل
- اثر دبی جرمی سیکل رانکین آلی و سیال ثانویه بر روی عملکرد سیکل
- نتیجه گیری
- مراجع
چکیده
بحران کمبود انرژی یکی از اساسیترین چالشهای جوامع بشری است و در این میان یافتن راهی برای اسـتفادۀ بهینه از منابع انرژی واحد و تولید همزمان میتواند به حفظ منابع انرژی و توسعه پایدارجوامع بشری بیانجامد. دراین مقاله، با بـهکـارگیری ترکیب دو سیکل تبرید اجکتوری و سیکل رانکین آلی ORC)) ،علاوه بر تولید توان از سیکل رانکین آلی، از گرمای اتلافی در کندانسور این سـیکل ، برای تولید سرمایش در سیکل تبرید اجکتوری استفاده شده است. در واقع کندانسور سیکل رانکین آلی به عنوان تبخیرکننـدۀ سـیکل تبریـد اجکتوری عمل میکند. سیال عامل مورداستفاده در سیکل تبرید اجکتوری ایزوبوتان بوده و برای سیکل ORC سیاالت عامل مختلف R113 ، R141b ،R11 ،R123 ،R245fa ، R114 و ایزوبوتان استفاده شده است. بیشترین کارایی سیکل ترکیبی مربوط بـه حـالتی اسـت کـه ترکیـب ایزوبوتان وR113 به ترتیب برای سیکل تبرید اجکتوری و سیکل ORC استفاده شوند. در این حالت، بازده سیکل ORC، بازده کـل سـیکل ترکیبی و ضریب عملکرد سیکل تبرید به ترتیب 33/۵3 ،03/93 و 39/90درصد بودند. علاوه بر تحلیل انرژی، از دیدگاه تحلیل اگزرژی نیـز ترکیب استفاده از R113 به همراه ایزوبوتان با دارا بودن بازده اگزرژی 19/15 درصد مناسب است. همچنین مطالعه پارامتریکی جهت بررسی اثر پارامترهای عملکردی سیکل ترکیبی بر روی کارایی سیکل نیز انجام شده است.
مقدمه
سیستمهای تهویه مطبوع اماکن مسکونی حدود 11درصدازکل برق مصرفی اماکن در تاسیسات جهان را به خود اختصاص میدهند. برای ساختمانهایی با سیستم تهویه مرکزی،این سهم مصرفی بالاتر نیز میرود، به طوریکه حدود یکسوم کل انرژی مصرفی برق ساختمان مربوط به تهویه مطبوع است]1[ .پیش بینیها نشان میدهندکه طی 11 سال آتی، مصرف انرژی در حوزۀ تهویه مطبوع در اروپا حدود 15 % افزایش خواهد یافت ]2]؛ بنابراین استفادۀ بهینه از این سیستمها در جهت افزایش بهرهوری بسیار مورد اهمیت است.
سیستمهای تولید همزمان سرمایش و توان ، یکی از مهمترین کاربردهای تولید پراکندهاند. در این نوع سیکلها هدف تولید همزمان و توأم ترمودینامیکی دو یا چند انرژی در فرمهای مختلف از یک منبع سادۀ اولیه است. استفاده از این نوع سیستمها میتواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت، باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده شود.
هیتراچی و همکاران]3] عملکرد بهینه سیکل رانکلین آلی برای تبخیر کننده و کمپرسور بادمای عملکردی پایین را بررسی کرده و این نتایج را برای سیالات عامل مختلف را باهم مقایسه کردهاند. صالح و همکاران]4] کارکرد 31 سیال عامل خالص را برای سیکلهای رانکلین مختلف تحت شرایط زیر بحرانی و فوق بحرانی و برای نیرو گاههای زمین گرمایی بررسی کردهاند، و نشان دادند که موادی با نقطه جو ش و خطوط بخار اشباع بالاتر، بازده گرمایی بالایی دارند. دای و همکاران ]5] افزایش بازده سیکل رانکین و نیز بهینه سازی آنها پرداخته است و نتیجه گرفتند که بازده گرمایی سیالالت آلی در سیکل رانکلین برای بازیافت منابع گرمایی دما پایین، بالاتر ازسیال عامل آب است. مایزا و همکاران ]6] خواص فیزیکی و ترمودینامیکی 25 سیال عامل غیر رایج در سیکل رانکین را که با سوختهای بازیافت شدنی کار میکردند، را بررسی کردهاند. نتایج حاصل از این گروه نشان داد که سیکل رانکین آلی با سیالات عامل R123 و R124، باازده و قابلیت عملکردی بالایی دارند. هانگ و همکاران ]7] بازده سیکل رانکین با سیالات عامل کیوژنی مانند بنزن، آمونیلاک، R11،R12 ،R134a و R113 تحلیل کردهاند. نتایج این بررسیها نشان داد که سیالات آیزنتروپیکی برای بازیابی گرمایی دماپایین مناسباند. درسکر و بروگومان ]8] برای انتخاب سیال عامل مناسب در سیکل رانکین برای نیروگاههای زیست تودهای و گرمایی، نرمافزاری را ارائه کردهاند. طبق این نرمافزار بیشترین بازده در خانوادۀ آلکیل بنزن مشاهده میشود. یاری و همکاران ]9]و]10] با بهرهگیری از سیالات عامل خشک، قوانین اول و دوم ترمودینامیک را در سیکل رانکلین پیاده کردهاند. نتایج این بررسیها نشان داد که سیکل رانکین آلی با سیال عامل R123 بیشترین بازده گرمایی را دارد. ورقا و همکلاران ]11] شش سیال عامل با اثرات زیست محیطی پایین جهت استفاده در سیستم سرمایش اجکتوری با انرژی گرمایی دما پایین پیشنهاد کردهاند. نتایج این گروه نشان داد که ایزوبوتان سیال عامل مناسب به لحاظ داراا بودن ضریب عملکرد بالا و فشار عملکردی مناسب در طول سیکل تبرید اجکتوری است. پرید اسلواس و همکاران ]12]اثرات شرایط عملکردی و انواع صفحات خورشیدی بر روی عملکرد سیستم تبرید اجکتوری خورشیدی را با استفاده از شبیه سازی دینامیکی بررسی کردند. نتایج این گروه نشان داد که سیستم اجکتوری با کارایی مناسب تنها زمانی امکانپذیر است که دمای کندانسور به حد کافی پایین باشد. اسمی سیو و همکاران ]13]تحلیلی آزمایشی ر روی یک مدل سیکل اجکتوری ساده با سیال عامل ایزوبوتان تحت دماهای بخار پایین تر از C°75 انجام داده و تحلیل پارامتریکی و بازده عملکرد سیکل را در طی این آزمایش خود مورد بحث و بررسی قرار دادهاند. نتایج این بررسیها نشان داد که سیکلهای تبرید اجکتوری با سیکلهای جذبی قابل رقابت بوده و میتوانند در صنعت و اماکن مورد بررسی قرار گیرند. تحلیل انرژی و اگزرژی برای سیکل رانکین آلی و نیز تک تک مولفههای آن توسط صفاریان و آرامون ]14] انجام شده است. نتایج بررسیهای آنها نشان داد که در این سیکل بیشترین نرخ تخریب اگزرژی مربوط به تبخیر کننده است.
سروالدین آبادی و همکاران ]15] به بررسی ترمودینامیکی پک سیکل تبرید اجکتوری به طور تجربی و عددی پرداختهاند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که بیشترین تلفات اگزرژی به ترتیب در اجکتوره مولد بخار و کندانسور رخ میدهد. افشاری و همکاران ]16] به بررسی عملکرد سیکل تبرید اجکتوری دو مرحلهای پرداخته و تاثیر برخی از پارامترهای هندسی بر نسبت جرمی و ضریب عملکرد را گزارش کردهاند. نتایج این گروه در آخر نشان داد که استفاده از سیالات عامل R245fa و آب برای سیکل فوق ، به ترتیب کمترین و بیشترین ضریب عملکرد را در بین سیالات مورد بررسی از خود نشان میدهد.
با توجه به مطالعات انجام گرفته در زمینه سیکل ORC و همچنین تبرید اجکتوری، تلاش در جهت تلفیق این دو سیکل با یکدیگر و تولید همزمان سرما و توان و بررسی سیال عامل مناسب برای تلفیق این دو سیکل کمتر مورد توجه قرار گرفته است. با رویکرد به این مسئله، در این مقاله برای افزایش بهرهوری و تولید همزمان سرمایش و توان، سیستم تبرید اجکتوری برای مصرف گرمای کندانسور سیکل ORC پیشنهاد شده است.
در این راستا اهداف این تحقیق عبارتند از:
- توسعه یک سیستم تولید همزمان سرمایش وتوان جدید با تلفیق سیستم تبرید اجکتوری و سیکل ORC
- مدلسازی ترمودینامیکی سیکل تلفیقی
- تحلیل اگزرژی سیستم تلفیقی
- مطالعه اثر استفاده از سیالات عامل مختلف در سیستم پیشنهادی
- مطالعه اثر پارامترهای تاثیرگذار سیستم پیشنهادی بر روی کارایی آن
توضیح سیستم
شک (1-الف) و (1-ب) به ترتیب طرح واره سیستم توسعه داده شده و نمودارP- h مربوط را نشان میدهند. سیستم مورد نظر، تلفیق شده از یک سیکل ORC و یک سیستم تبریدی اجکتوری است . در سیکل رانکین آلی، سیال عامل بلوری از این سیکل ، چهار فرایند مختلف را طی میکند که به ترتیب عبارتند از: فرآیند انبساط در توربین و تولید توان (2-1)، فرایند دفع گرما در فشار ثابت به سیکل تبرید اجکتوری از طریق مبدل گرمایی (3-2)، فرایند انجام کار روی پمپ شمار ۀ (1) طی فرایند (4-3)و فرایند جذب گرما در فشار ثابت در تبخی کنندۀ شمارۀ (1) طی فرایند (1-4)توسط سیال عامل بخار. مبدل حرارتی مورد نظر درحقیقت به منزله ٔتبخیرکنندۀ سیکل تبرید اجکتوری و نیز کندانسور سیکل رانکین آلی عمل میکند. با این کار حرارت اتلافلی سیکل رانکین آلی جهت مصرف سیکل تبرید اجکتوری به کار میرود. در مقابل ، در مقابل سیستم تبرید اجکتوری حرارت مورد نیاز برای تبخیر سیال عامل ایزوبوتان در مبدل حرارتی (1-12) توسط سیال عامل سیک رانکین آلی (3-2 )تامین میشود. بخار فشار بالا خروجی از مبدل حرارتی (سیال اولیه اجکتور) داخل نازل اجکتور شده و بخار فشار پایین خروجی از تبخیر کنندۀ شمارۀ دو (سیال ثانویه اجکتور) را به داخل اجکتور میمکد. این دو سیال پس از مخلوط شدن در محفظۀ اختلاط )نقطه 8)، وارد کندانسور میشوند. مایع خروجی از کندانسور )نقطه 9) درطی مسیر به دو قسمت تقسیم میشود: قسمتی از آن پس از گذشتن از شیر انبساط وارد تبخیر کنندۀ شمارۀ (1 )شده وتولید سرما میکند (11-10) قسمت دیگر از طریق پملپ شلمار ۀ (2) به مبدل حرارتی برگشته و سیکل تبرید اجکتوری را کامل میکند.
مدلسازی ترمودینامیکی
فرضیات ترمودینامیکی :
ر ای مدلسازی سیستم توسعه داده شده، کدی در نرمافزار EES تهیه شده است. فرضیات مدلسازی به صورت زیر میباشند:
فرایندها پایا هستند.
جریان داخل اجکتور، جریانی پایا و یکبعدی فرض شده است.
دمای تبخیرکنندهها، کندانسور، مبدل گرمایی، پمپها طی فرایند، ثابت، یکنواخت و در تعادل ترمودینامیکی هستند.
از فرایندهای داخل اجکتور صرف نظر میشود.
از افت فشار و تلفات حاصل از آن در تبخیر کننده، کندانسور، اجکتور و نیز لولههای رابط صرف نظر میشود.
دما و فشار مرجع به ترتیب 275K و MPa 101/0 در نظر گرفته شدهاند.
بازده آیزنتروپیک توربین و بازده حرارتی مبدل حرارتی به ترتیب 90 و 50درصد در نظر گرفته شده است.
توجه:
برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.
به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.
سفارش تحقیق
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.