در این تحقیق، ابتدا سیکل ترکیبی رانکین بخار و رانکین آلی، با بازیافت گازهای اتلافی دما بالا، از منظر انرژی و اگزرژی- اقتصادی شبیه سازی گردیده است. پیکره بندی سیکل ترکیبی به این صورت است که گاز اتلافی دما بالا، ابتدا به عنوان محرک اواپراتور سیکل بخار عمل کرده و گاز اتلافی کاهش دما یافته خروجی از اواپراتور سیکل بخار، به عنوان محرک دما پایین اواپراتور سیکل آلی مورد استفاده قرار می گیرد. سپس تاثیر تغییر پارامترهای مختلف مانند دمای اواپراتور و کندانسور سیکل بخار و اختلاف دمای پینچ، بر روی مقادیر کار خروجی، بازگشت ناپذیری کلی، بازده انرژی، بازده اگزرژی و متغیرهای اگزرژی- اقتصادی بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که در حالت پایه، بازده انرژی و اگزرژی سیکل ترکیبی به ترتیب 0.2782 و 0.5279 بوده و مقدار کار خروجی و بازگشت ناپذیری کلی نیز به ترتیب 71401 کیلووات و 43616 کیلووات می باشند. فاکتور اگزرژی- اقتصادی کلی برای سیکل ترکیبی نیز، 12.47 درصد است که نشان دهنده بالا بودن مقدار تخریب اگزرژی در اجزا بوده، بطوریکه بالا بردن قیمت ابتدایی در اجزای مختلف به منظور بهبود عملکرد سیستم توصیه می گردد. اواپراتور، توربین و کندانسور سیکل بخار، اجزایی هستند که باید از منظر اگزرژی-اقتصادی مورد توجه قرار بگیرند، به دلیل اینکه بالاترین مقدار مربوط به مجموع نرخ هزینه ابتدایی و هزینه تخریب اگزرژی را دارا می باشند.

با توجه به افزایش روزافزون مصرف و هزینه انرژی های تجدید ناپذیر مانند گازطبیعی و الکتریسیته، استفاده از انرژی های پاک و تجدیدپذیر مانند انرژی گرمایی خورشید، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، ابتدا سیکل رانکین بخار ساده و دو پیکره بندی مختلف سیکل ترکیبی رانکین بخار و رانکین آلی با محرک کلکتور خورشیدی سهموی خطی، از منظر انرژی و اگزرژی شبیه سازی گردیده است. پیکره بندی اول، سیکل بخار ساده با محرک کلکتور سهمی خطی بوده و دو پیکره بندی سیکل ترکیبی به این شکل عمل می کنند که در پیکره بندی دوم (سیکل ترکیبی با مبدل واسطه)، با افزایش فشار کندانسور بخار، از دفع گرما در آن به عنوان محرک دما پایین سیکل رانکین آلی استفاده می شود و در پیکره بندی سوم (سیکل ترکیبی بدون مبدل واسطه)، از سیال محرک خورشیدی کاهش دما یافته خروجی از اواپراتور سیکل بخار، به عنوان محرک سیکل رانکین آلی استفاده می شود. نتایج شبیه سازی در حالت ورودی پایه نشان می دهد که پیکره بندی سوم بیشترین مقدار کار و بازگشت ناپذیری و پیکره بندی دوم کمترین کار و بازگشت ناپذیری را دارا است که در این حالت افزایش فشار کندانسور سیکل بخار باعث می گردد که کار سیکل ترکیبی با مبدل واسطه از کار سیکل بخار ساده نیز کمتر گردد. از سوی دیگر پیکره بندی دوم بیشترین مقدار بازده انرژی و اگزرژی خورشیدی را در میان سه پیکره بندی دارا می باشد که این مورد به دلیل کاهش مساحت کلکتور مورد نیاز در این پیکره بندی است.

در این مقاله، سیکل ترکیبی توربین گاز رآکتور هلیوم با سیکل رانکین آلی از دیدگاه تحلیل اگزرژی متداول و پیشرفته مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. با استفاده از نرم افزار حل معادلات مهندسی مدل سازی این سیکل انجام گرفته و نتایج تحلیل انرژی و اگزرژی متداول به دست آمده است. سپس به منظور تعیین اولویت بندی مناسب بهبود اجزاء سیکل از دیدگاه تحلیل اگزرژی پیشرفته مورد مطالعه قرار گرفته است. در واقع تحلیل اگزرژی پیشرفته با تقسیم نابودی اگزرژی هر جزء به بخش های درونزا، برونزا، اجتناب پذیر و اجتناب ناپذیر، اطلاعات دقیقی در مورد پتانسیل بهبود واقعی عملکرد سیستم ارائه می دهد. نتایج تجزیه و تحلیل اگزرژی پیشرفته نشان می دهد که با اصلاح و ارتقای اجزای سیستم مورد مطالعه در این پژوهش، 19/1 درصد از نابودی اگزرژی کل سیستم قابل کاهش می باشد. همچنین تجزیه و تحلیل اگزرژی پیشرفته با در نظر گرفتن بخش اجتناب پذیر درونزا در هر جزء اولویت بهبود را به ترتیب به کمپرسور و سپس به رآکتور و توربین گازی می دهد. این در حالی است که از تجزیه و تحلیل اگزرژی متداول، نابودی اگزرژی محاسبه شده برای رآکتور بیشتر از کمپرسور بوده و اولویت بهبود با رآکتور است. علاوه بر آن براساس اولویت بندی تحلیل اگزرژی پیشرفته امکان افزایش بازده اگزرژی سیکل از 75/21% به 82/51 % و بازده انرژی سیکل از 51% به 56/22 % وجود دارد.

هیدروژن معمولا ابزاری برای ذخیره سازی انرژی تولیدی از منابع انرژی تجدیدپذیر گرفته می شود. در این میان، الکترولایزر وسیله ای است که از طریق آن می توان به تولید هیدروژن به صورت پایدار پرداخت. هیدروژن می تواند به عنوان یک حامل انرژی در نظر گرفته شده و در مواقع لازم به انرژی الکتریکی توسط پیل سوختی تبدیل شود. در این مقاله، یک سیستم فتوولتائیک متمرکز/سیکل رانکین آلی کوپل شده با الکترولایزر غشاء پلیمری شبیه سازی می شود. انرژی تابشی خورشید متمرکزشده توسط متمرکزکننده به عنوان انرژی ورودی سیستم استفاده می شود. قسمتی از این تابش به صورت مستقیم توسط پنل فتوولتائیک به انرژی الکتریکی تبدیل شده و مابقی به صورت حرارت وارد سیکل رانکین آلی می شود. حرارت در سیکل توسط توربین به انرژی مکانیکی و نهایتا توسط ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. مجموع توان الکتریکی تولید شده توسط پنل و سیکل رانکین آلی وارد الکترولایزر شده و باعث تولید هیدروژن می گردد. نتایج نشان می دهد که توان الکتریکی خالص تولیدی سیستم برابر است با میزان 3820 وات که این مقدار معادل است با تولید 0. 02072 گرم بر ثانیه هیدروژن و نیز تولید 0. 0829 گرم بر ثانیه اکسیژن.

در این مقاله، عملکرد ترمودینامیکی یک چرخه تبرید اجکتوری بطور تجربی و تئوری مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل ترمودینامیکی بصورت یک بعدی و با استفاده از نرم افزار EES ارائه شده است. این مدل قادر است در شرایط مختلف نسبت های مکش و مساحت اجکتور را، که نمایانگر هندسه اجکتور است، محاسبه کند. مدل سازی اجکتور بر اساس روش اختلاط در فشار ثابت انجام شده است. نتایج تجربی بدست آمده از کار حاضر به منظور تعیین ضرایب اتلاف اصطکاکی و جریان در مدل تئوری، که نمادی از تلفات اصطکاکی هستند، مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین برای تعیین تاثیر پارامترهایی همچون دمای اواپراتور و مولد بخار بر روی ضریب عملکرد و بازده قانون دوم ترمودینامیک یک مطالعه پارامتریک صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که افزایش دمای مولد بخار و اواپراتور، ضریب عملکرد سیستم را افزایش می دهد و اینکه بیشترین تلفات اگزرژی به ترتیب در اجکتور، مولد بخار و کندانسور روی می دهد. با استفاده از مدلسازی انجام شده ملاحظه شد که در هر فشار مولد بخار، با تغییرات دمای اواپراتور مقدار بهینه ای برای بازده قانون دوم وجود دارد. همچنین توزیع تلفات اگزرژی اجزای چرخه نشان می دهد که بیشترین نابودی اگزرژی در اجکتور، چگالنده و مولد بخار اتفاق می افتد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مقاله، یک سیکل ترکیبی پیشنهاد گردیده است که ترکیبی از سیکل قدرت رانکین و سیکل تبرید اجکتوری می باشد و قادر است همزمان هر دو توان حرارتی و تبرید را تولید نماید. این سیکل توسط حرارت خروجی از توربین های گازی، یا از طریق تلفات انرژی کارخانه ها، یا با انرژی خورشیدی و یا انرژی های زمین گرمایی کار کند. از آنالیز اگزرژی به منظور بهبود ترمودینامیکی این سیکل و از آنالیز پارامتری جهت بررسی اثر مشخصات ترمودینامیکی بر روی عملکرد سیکل استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که بیشترین تلفات اگزرژی، به واسطه برگشت ناپذیری ها رخ می هد. اجکتور نیز سهم قابل ملاحظه ای در برگشت ناپذیری ها دارد. همچنین مشاهده شد که فشار ورودی به توربین، فشار خروجی توربین، دمای کندانسور و تبخیرکننده، اثرات قابل ملاحظه ای بر توان خروجی توربین و بازده اگزرژی سیکل دارند.

نظر به اینکه چرخه های متداول توربین گاز در حالت واقعی شامل چرخه ساده، چرخه بازیاب، چرخه توام با باز گرمایش، چرخه توام با خنک کن میانی بین کمپرسورهای پرفشار و کم فشار است، این چرخه ها با ترکیب شدن با سیکل رانکین و با 3 سیال عامل آلی و بخار آب، 16 سیکل ترکیبی را تشکیل می دهند. در این مقاله سیکل ترکیبی فوق الذکر 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 هر یک از اجزا و نیز برای کل سیستم ها محاسبه شده اند. در نهایت در یک بررسی پارامتری گسترده، تاثیر تغییر پارامترهای مهم سیستم بر عملکردهای انرژی و اگزرژی آن ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهد از بین سیال های آلی بررسی شده، سیال تولوئن بهترین عملکرد را از نظر قانون اول و دوم می دهد. همچنین نتایج نشان می دهد 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.