تحلیل انرژی-اگزرژی و مطالعۀ پارامتری بازیابی گرمای اتلافی پیکربندی‌های مختلف سیکل توربین گاز با استفاده از سیکل رانکین آلی

نویسندگان

دانشگاه تبریز

چکیده

نظر به اینکه چرخه‌های متداول توربین گاز در حالت واقعی شامل چرخۀ ساده، چرخۀ بازیاب، چرخۀ توأم با بازگرمایش، چرخۀ توأم با خنک‏کن میانی بین کمپرسورهای پرفشار و کم‌فشار است، این چرخه‌ها با ترکیب شدن با سیکل رانکین و با 3 سیال عامل آلی و بخار آب،16 سیکل ترکیبی را تشکیل می‏دهند. در این مقاله، سیکل ترکیبی فوق‌الذکر با 3 سیال عامل آلی و بخار آب از نظر قانون اول و قانون دوم ترمودینامیک بررسی شده است. مقادیر تخریب اگزرژی و بازده اگزرژی برای هریک از اجزا و نیز برای کل سیستم‏ها محاسبه شده‏اند. در نهایت در یک بررسی پارامتری گسترده، تأثیر تغییر پارامترهای مهم سیستم بر عملکردهای انرژی و اگزرژی آن‏ها بررسی شده است. نتایج نشان می‏دهد از بین سیال‏های آلی بررسی‌شده، سیال تولوئن بهترین عملکرد را از نظر قانون اول و دوم می‏دهد. همچنین نتایج نشان می‏دهد بازده قانون اول و همچنین بازده قانون دوم در نسبت فشارهای بزرگ‌تر از 12، برای سیکل توربین گاز با بازگرمایش/ سیکل رانکین بیشترین مقدار و برای سیکل ساده توربین گاز/ رانکین، کمترین مقدار را دارد.

کلیدواژه‌ها


[1] Chen, H., Goswami, D.Y., Rahman, M.M., Stefanakos, E.K., "A Supercritical Rankine Cycle Using Zeotropic Mixture Working Fluids for the Conversion of Low-Grade Heat into Power" .Energy, Vol. 36, pp. 549-555, 2011. [2] Chen, H., Goswami, D.Y., Rahman, M.M., Stefanakos, E.K., "Energetic and Exergetic Analysis of CO2- and R32-Based Transcriticalrankine Cycles for Low-Grade Heat Conversion", Applied Energy, Vol. 88, pp. 2802-2808, 2011. [3] Mikielewicz, D., Mikielewicz, J., "A Thermodynamic Criterion For Selection of Working Fluid for Subcritical and Supercritical Domestic Micro CHP", Applied Thermal Engineering, Vol. 30, pp. 2357-2362, 2010. [4] Rayegan, R., Tao, Y.X., "A Procedure to Select Working Fluids for Solar Organic Rankine Cycles (ORCs)", Renewable Energy. Vol. 36, pp. 659-670, 2011. [5] Shengjun, Z., Huaixin, W., Tao, G., "Performance Comparison and Parametric Optimization of Subcritical OrganicRankine Cycle (ORC) and transcritical power cycle System for Low-Temperature geothermal Power Generation", Applied Energy, Vol. 88, pp. 2740-2754, 2011. [6] Saleh, B., Koglbauer, G., Wendland, M., Fischer, J., "Working Fluids for Low-Temperature Organic Rankine cycles", Energy,Vol. 32, pp. 1210-1221, 2007. [7] Delgado-Torres, A.M., García-Rodríguez, L., "Analysis and Optimization of the Low-Temperature Solar Organic Rankine Cycle (ORC)", Energy Conversion and Management, Vol. 51, pp. 2846-2856, 2010. [8] Aljundi, I.H., "Effect of Dry Hydrocarbons and Critical Point Temperature on the Efficiencies of Organic Rankine Cycle", Renewable Energy, Vol. 36, pp. 1196-1202, 2011. [9] Chahartaghi, M., Babaei, M., "Energy and Exergy Analysis of Organic Rankine Cycle with Using Two-Component Working Fluid in Specified Heat Source Conditions", Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 3, pp. 145-156, 2014 (In Persian) [10]Yari, M., "Exergetic Analysis of Various Types of Geothermal Power Plants", Renewable Energy,Vol. 35, pp. 112-121, 2010. [11] Dai, Y., Wang, J., Gao, L., "Parametric Optimization and Comparative Study of Organic Rankine Cycle (ORC) for Low Grade Waste Heat Recovery", Energy Conversion and Management, Vol. 50, pp. 576-582, 2009. [12] Roy, J.P., Mishra, M.K., Misra, A., "Parametric Optimization and Performance Analysis of a Waste Heat Recovery System Using Organic Rankine Cycle", Energy, Vol. 35, pp. 5049-5062, 2010. [13] Tchanche, B.F., Papadakis, G., Lambrinos, G., Frangoudakis, A., "Fluid Selection for a Low-Temperature Solar Organic Rankine Cycle", Applied Thermal Engineering, Vol. 29, pp. 2468-2476, 2009. [14] Chacartegui, R., Sánchez, D., Muñoz, A., Sánchez,T., "Alternative ORC Bottoming Cycles for Combined Cycle Power Plants", Applied Energy,Vol. 86, pp. 2162-2170, 2009. [15] Kotas, TJ., "The Exergy Method of Thermal Plant Analysis". Great Britain: Anchor rendon Ltd., 1985. [16] Cengel, Y.A., Boles, M.A., Thermodynamics: an Engineering Approach, McGraw-Hill, New York, 5th ed.,2006. [17] Kenneth Wark, Jr., Advanced Thermodynamics for Engineers, Mc Grow-Hill, 2nd edition,1990. [18] Kanoglu, M.,Ayanoglu, A.," Exergoeconomic Assessment of a Geothermal Assisted High Temperature Steam Electrolysis System." ,Applied Energy,Vol. 36, pp. 4422-4433, 2011. [19] Baghernejad, A., Yaghoubi, M., "Exergoeconomic Analysis and Optimization of an Integrated Solar CombinedCycle System (ISCCS) using genetic algorithm", Applied Energy Conversion and Management, pp. 2193-2203, 2011.