تحلیل اگزرژی و اگزرژی-اقتصادی سیکل رنکین آلی با محرک انرژی خورشیدی با استفاده از مواد تغییر فاز در تانک ذخیره‌سازی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

چرخه رانکین آلی فناوری مناسب برای تبدیل منابع گرمایی باکیفیت پایین به الکتریسیته است. در این پژوهش سیکل رنکین آلی با محرک کلکتور لوله خلاء خورشیدی شبیه‌سازی و از منظر انرژی، اگزرژی و اگزرژی ـ اقتصادی موردبررسی قرارگرفت سپس موردهای گوناگون ازجمله دما و فشار ورودی به توربین، اختلاف دمای پینچ تبخیرکننده سیکل آلی و شار خورشیدی ارزیابی شد. نتیجه­ ها نشان می ­دهد که بازده انرژی و اگزرژی به ترتیب 45.2 و 9.7 و مقدار کار خروجی و بازگشت‌ناپذیری نیز 51.5 و 1291.8 کیلووات م ی­باشد. کلکتور خورشیدی و مخزن ذخیره به دلیل بالا بودن نرخ هزینه ابتدایی و تخریب، مهم‌ترین اجزا از منظر اگزرژی اقتصادی می­ باشند. نتیجه­ های تحلیلی بیانگر آن است که با افزایش دمای تبخیرکننده تأثیر مثبت بر عملکرد سیکل داشته و افزایش دمای پینچ تأثیر منفی بر عملکرد سامانه دارد در بحث اقتصادی، افزایش دمای تبخیرکننده و دمای پینچ منجر به کاهش نرخ هزینه­ ی کلی می­ شود. هم چنین تغییر شار انرژی خورشیدی، موجب بهبود عملکرد سامانه از دیدگاه اگزرژی اقتصادی شده و افزایش بازده انرژی و اگزرژی را در پی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[3] Milad Ashouri, Mohammad H. Ahmadi, S. Mohsen Pourkiaei, Fatemeh Razi Astaraei, Roghaye Ghasempour, Tingzhen Ming, Javid Haj Hemati, Exergy and Exergo-Economic Analysis and Optimization of a Solar Double Pressure Organic Rankine Cycle, Thermal Science and Engineering Progress, 6: 72-86 (2018).
[5] Rayegan R., Tao Y.X., A Procedure to Select Working Fluids for Solar Organic Rankine Cycles (ORCs). Renew. Energ.; 36: 659-70 (2011).
[6] Wang, J., Yan, Z., Zhao, P., Dai, Off-Design Performance Analysis of a Solar Powered Organic Rankine Cycle. Energ. Convers. Manage., 80: 150-157 (2014)
[8] Quoilin S, Orosz M, Hemond H, Lemort V., Performance and Design Optimization of a Low-Cost Solar Organic Rankine Cycle for Remote Power Generation. Sol. Energ, 85: 955-66 (2011)
[9] Ferrara F., Gimelli A., Luongo A., Small-Scaled Concentrated Solar Power (CSP) Plant: ORC’s Comparison for Different Organic Fluids, Energy Procedia.; 45: 217-26 (2014).
[11] پاکدل، علی؛ جعفری نصر، محمدرضا؛ شبیه­سازی و بررسی پارامتری چرخه تجمعی متمرکز­کننده­های سهموی خورشیدی و چرخه­ آلی رانکین برای تولید توان الکتریکی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3) 33: 65 تا 83 (1393).
[12] کرمی، احسان؛ جعفری نصر، محمدرضا؛ پرخیال، سهیل، بهینه­سازی ترمودینامیکی و ترمواکونومیک چرخه­ی رانکین آلی برای بازیافت گرمایی از کارخانه­های سیمان، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1) 37: 219 تا 235 (1397).
[13] Wang J, Yan Z, Wang M, Li M, Dai Y., Multi-Objective Optimization of an Organic Rankine Cycle (ORC) for Low-Grade Waste Heat Recovery Using Evolutionary Algorithm. Energ. Convers. Manage.; 71: 146-58 (2013).
[15] Cagri Kutlu, Jing Li, Yuehong Su, Gang Pei, Saffa Riffat, Off-Design Performance Modelling of a Solar Organic Rankine Cycle Integrated with Pressurized Hot Water Storage Unit for Community-Level Application, Energy Conversion and Management, 166: 132-145(2018).
[16] Saeid Mohammadzadeh Bina, Saeid Jalilinasrabady, Hikari Fujii, Thermo-Economic Evaluation of Various Bottoming ORCs for Geothermal Power Plant, Determination of Optimum Cycle for Sabalan Powerplant Exhaust, Geothermics, 70: 181-191(2017).
[17] Fateme Ahmadi Boyaghchi, Parisa Heidarnejad, Thermoeconomic Assessment and Multi-Objective Optimization of a Solar Micro CCHP Based on Organic Rankine Cycle for Domestic Application,  Energy Conversion and Management, 97: 224-234 (2017).