شبیه‌سازی و بررسی پارامتری چرخه تجمیعی متمرکز کننده‌های سهموی خورشیدی و چرخه آلی رانکین برای تولید توان الکتریکی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، دانشکده انرژی و محیط زیست

2 تهران، پژوهشگاه صنعت نفت

چکیده

خورشید به‌ عنوان یکی از منبع‌های پایان ناپذیر انرژی است که امکان تولید برق و گرما از آن به راحتی وجود دارد. چرخه آلی رانکین همانند چرخه شناخته شده بخار رانکین است با این تفاوت که در آن از یک سیال آلی به‌ جای بخار استفاده می‌ شود. این مطالعه به بررسی انتخاب سیال عامل مناسب برای چرخه آلی رانکین ، راهکاری برای بهبود عملکرد و افزایش راندمان، شناسایی پارامترها و متغیرهای تأثیرگذار بر راندمان چرخه آلی رانکین، بهره‌گیری از مبدل گرمایی مناسب در چرخه تجمیعی کلکتور‌های سهموی خورشیدی و چرخه آلی رانکین پرداخته است. توان خروجی سامانه 2140 کیلو وات و منبع گرمایی سامانه، انرژی استحصال شده توسط کلکتورهای سهموی خورشیدی است. چرخه در دمای 250 درجه سلسیوس که متوسط دمای کلکتورهای سهموی لوله‌ای است، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. در این مطالعه تهران به‌عنوان شهر مورد نظر برای محاسبه‌ های تابش خورشید و تغییرهای فصل، انتخاب شده است. بررسی سیال‌ های کاری متفاوت به منظور یافتن بیشترین راندمان خالص در چرخه تجمیعی متمرکز کننده‌های سهموی خورشیدی و چرخه آلی رانکین صورت پذیرفت و نشان داده شد که سیال‌ های R-123 ، R-141B ، R-113 و R-245ca به ترتیب دارای راندمان خالص چرخه 17/15، 83 /15، 21/14 و 87 /11 درصد می‌باشند و از آن میان، سیال R-141B بیشترین راندمان خالص و سیال R-245ca بیشترین توان الکتریکی را دارا می باشد. تأثیر تغییرهای دمای محیط برای تابستان و زمستان، ارتفاع محل نصب و ... مورد بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 [1] Chen, H., Goswami, D., Rahman, M. M., and Stefanakos, E. K., A Supercritical Rankine Cycle Using Zeotropic Mixture Working Fuids for the Conversion of Low-Grade Heat into Power, Energy, 36(1): 549–555 (2011).

[4] Schuster A., Karellas S., Kakaras E., Spliethoff H., Energetic and Economic Investigation of Organic Rankine Cycle Applications, Applied Thermal Engineering, 29:1809 -1817 (2009).

[5] Lariola J., Electricity from Industrial Waste Heat Using High Speed Organic Rankine Cycle (ORC), International Journal of Production Economics, 41:227-235 (1995).

[6] Saleh B., Koglbauer G., Wendland M., Fischer J., Working Fluids for Low Temperature Organic Rankine Cycles, Energy, 32:1210-1221 (2007).

[7] Mago P.J., Chamra L.M., Somayaji C., Performance analysis of different working fluids for Use in Organic Rankine Cycles, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A, Journal of Power and Energy, 221:255-263 (2007).

[8] Dai Y., Wang J., Gao L.,Exergy Analysis, Parametric Analysis and Opti- Mization for a Novel Combined Power and Ejector Refrigeration Cycle, Applied Thermal Engineering, 29(10): 1983-1990 (2009).

[9] Yamamoto T., Design and Testing of the Organic Rankine Cycle, Energy, 26:239-251 (2001).

[10] Liu Bo-Tau., Chien Kuo-Hsiang., Wang Chi-Chuan., Effect of Working Fluids on Organic Rankine Cycle for Waste Heat Recovery, Energy, 29:1207-1217 (2004).

[11] http://www.alternative-energy-tutorials.com/, Last Accessed Jan 18, (2014).