پیشنهاد و تحلیل ترمودینامیکی چرخه‌ی جدید برای تولید توان از چاه‌های زمین‌گرمایی سبلان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ایران

2 استاد، دانشکده فنی،‌ گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

سیال خروجی از چاه‌های زمین‌گرمایی در یک منطقه دارای اختلاف دما و فشار می‌باشند. در این مقاله‌یک چرخه جدید ترکیبی تبخیر آنی-باینری با در نظر گرفتن اختلاف فشار و دمای چاه‌های زمین‌گرمایی برای تولید توان از منابع انرژی زمین‌گرمایی منطقه سبلان در ایران پیشنهادشده است. برای چرخه باینری چهار سیال عامل مناسب در نظر گرفته‌شده، چرخه پیشنهادی با نرم‌افزار EES با استفاده از داده‌های واقعی چاه‌های زمین‌گرمایی سبلان مورد تحلیل قرارگرفته و مقادیر فشار بهینه برای دو مخزن تبخیر آنی محاسبه‌شده است. نتایج نشان می­دهد برای دستیابی به حداکثر بازده حرارتی و توان خروجی، فشار بهینه برای مخزن انبساط اول 800- kPa و برای مخزن انبساط دوم 92- kPaمی­باشند. همچنین نتایج نشان می‌دهد که سیال R141b به‌عنوان مناسب‌ترین سیال برای چرخه باینری انتخاب‌شده و برای این سیال عامل، توان خالص تولیدی چرخه پیشنهادی 11/17 مگاوات محاسبه‌شده است. برای مقایسه عملکرد چرخه پیشنهادی با چرخه پیشنهادی در پژوهش قبلی برای منابع زمین‌گرمایی سبلان، با در نظر گرفتن شرایط چاه فرض شده در آن پژوهش، نتایج نشان می‌دهد که توان خالص تولیدی چرخه پیشنهادی در این مقاله 3/26 درصد بیشتر هست. 

کلیدواژه‌ها


[1] Dipippo R., Geothrmal power plants, principles, applications, case studies and  environmental impacts, Second edition, Butterworth-Heinemann, 493, 2007.
 [2] Vardimarsson P., Geothermal power plant cycles and main components, UNU-GTP, pp. 16-22, 2011.
[3] Shokati N., Ranjbar F., Yari M., Comparative and parametric study of double flash and single flash/ORC combined cycles based on exergoeconomic criteria, Applied thermal engineering, 91, pp. 479-495,2015.
[4] Zhao Y., Wang J., Cao L., Wang Y., Comprehensive analysis and parametric optimization of a CCP (Combined cooling and power) system driven by geothermal source, Energy, 97, pp. 470-487, 2016.
[5] Mokhtari H., Hadiannasab H., Mostafavi M., Ahmdibeni A., Determination of optimum geothermal Rankine parameters utilizing coaxial heat exchanger, Energy, 102, pp. 260-275, 2016.
[6] Yilmaz C., Kanoglu M., Abusoglu A., Exergetic cost evaluation of hydrogen production powered by combined flash-binary geothermal power plant, International journal of hydrogen energy, 40 ,pp. 14021-14030, 2015.
[7] Peris B., Navarro-Esbri J., Moles F., Collado R., Peformance evaluation of an Organic Rankine Cycle (ORC) for power applications from low grade heat sources, Applied Thermal Engineering 75, pp. 763-769, 2015. 
[8] Zarrouk S., Moon H., Efficiency of geothermal power plants: A worldwide review, Geothermics, 51, pp. 142-153, 2014.
[9] Raymond Sarr J., Mathieu-Potvin F., Improvement of Double-Flash geothermal power plant design: A comparison of six interstage heating processes, Geothermics, 54, pp. 82-95, 2015.
[10] Lecompte S., Lemmens S., Thermoeconomic comparison of advanced organic rankine cycles, Energy procedia, 61, pp. 71-74, 2014.
[11] Coskun A., Bolatturk A., Thermodynamic and economic analysis and optimization of power cycles for a medium temperature geothermal resource, Energy conversion and management, 78, pp. 39-49, 2014.
[12] Min-Hsiung Y., Rong-Hua Y., Economic performances optimization of the transcritical rankine cycle systems in geothermal applications, Energy conversion and management, 95, pp. 20-31, 2015.
 [13] Dipippo R., Geothermal power plants: evolution and performance assessment, Elsevier, Geothermics, 53, pp.  291-307, 2015.
 [14] Ghasemi H., M. Paci, Modeling and optimization of a binary geothermal power plant, Elsevier Energy, 50, pp. 412-428, 2013.
[15] Jalilinasrabady S., Ryuichi I., Flash cycle optimization of Sabalan geothermal power plant employing exergy concept, Elsevier, Geothermics, 43, pp. 75-82, 2012.
[16] Yari M., Exergetic analysis of various types of geothermal power plants, Renewable energy, 35, pp. 112-121, 2010.
[17] Zare V., A comparative exergoeconomic analysis of different ORC configurations for binary geothermal power plants, Energy conversion and management, 105, pp. 127-138, 2015.
[18] Ameri M., Amanpoor S., Energy and exergy analysis and optimization of a double flash power plant for meshkin shahr region”, World renewable energy congress, Sweden, 2011.
[19] Cengel Y., Boles M., Thermodynamics: An engineering approach,6th ed., New Yoark: McGraw-Hill, 2007.
[20] Zare V., A comparative thermodynamic analysis of two tri-generation systems utilizing low-grade geothermal energy, Energy Conversion and Management, 118, pp. 264-274, 2016