تحلیل اگزرژی پیشرفته یک چرخه برای تولید توان از منابع زمین گرمایی سبلان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد خلخال، دانشگاه آزاد اسلامی، خلخال، ایران

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

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

چاه های زمین گرمایی سبلان تنها چاه های زمین گرمایی حفر شده در کشور ایران می باشند. در این مقاله یک چرخه ترکیبی تبخیر آنی- باینری برای تولید توان از این چاه ها، با نرم افزار EES و با استفاده از روش چرخه های ترمودینامیکی مورد تحلیل اگزرژی پیشرفته قرار گرفته است. نتایج تحلیل اگزرژی نشان می‌دهد که تخریب اگزرژی در چگالنده چرخه رانکین آلی دارای بیشترین مقدار است، سپس چگالنده چرخه فلش، توربین چرخه رانکین آلی و مخزن جدا کننده دوم بیشترین مقدار تخریب اگزرژی را دارند. نتایج به دست آمده از تحلیل اگزرژی پیشرفته نشان می دهد که بخش درون‌زای تخریب اگزرژی برای همه اجزای چرخه بجز پیش گرمکن بزرگتر از بخش برون‌زا است و بخش درون‌زای تخریب اگزرژی برای کل چرخه بسیار بزرگتر از بخش برون‌زا است، که نشان می‌دهد تأثیر برگشت ناپذیری اجزاء بیشتر از تأثیر ناکارآمدی ساختار چرخه است. همچنین کل تخریب اگزرژی اجتناب پذیر چرخه برابر با مقدار 8/4491 کیلووات و کل تخریب اگزرژی اجتناب ناپذیر چرخه برابر با 04/5964 کیلووات است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Dipippo R., Geothermal power plants, principles, applications, case studies and  environmental impacts. Butterworth-Heinemann, 493, 2007.
[2] Jalilinasrabady S. and Ryuichi I., Flash cycle optimization of Sabalan geothermal power plant employing exergy concept. Elsevier, Geothermics, Vol. 43, pp.75-82, 2012.
[3] Yari M., Exergetic analysis of various types of geothermal power plants. Renewable energy, Vol. 35, pp.112-121, 2010.
[4] Zare V., A comparative exergoeconomic analysis of different ORC configurations for binary geothermal power plants. Energy conversion and management, Vol. 105, pp.127-138, 2015.
[5] Zhao Y., Wang J., Cao L. and Wang Y.,Comprehensive analysis and parametric optimization of a CCP (Combined cooling and power) system driven by geothermal source. Energy, Vol. 97,pp.470-487, 2016.
[6] Niknam P., Talluri L. and Manfrida G., Sensitivity analysis and dynamic modeling of the reinjection process in a binary cycle geothermal power plant of Larderello area. Energy, Vol. 214, 118869, 2021.
[7] Yilmaz C., Kanoglu M. and Abusoglu A., Exergetic cost evaluation of hydrogen production powered by combined flash-binary geothermal power plant. International journal of hydrogen energy, Vol. 40, pp.14021-14030, 2015.
[8] Mokhtari H., Hadiannasab H., Mostafavi M. and Ahmdibeni A., Determination of optimum geothermal Rankine parameters utilizing coaxial heat exchanger. Energy, Vol. 102, pp.260-275, 2016.
[9] Peris B., Navarro-Esbri J., Moles F. and Collado R., Peformance evaluation of an Organic Rankine Cycle (ORC) for power applications from low grade heat sources. Applied Thermal Engineering, Vol. 75, pp.763-769, 2015. 
[10] Dipippo R., Geothermal power plants: evolution and performance assessment. Elsevier, Geothermics, Vol. 53, pp.291-307, 2015.
[11] Min-Hsiung Y. and Rong-Hua Y.,Economic performances optimization of the transcritical rankine cycle systems in geothermal applications. Energy conversion and management, Vol. 95, pp.20-31, 2015.
[12] Coskun A. and Bolatturk A.,Thermodynamic and economic analysis and optimization of power cycles for a medium temperature geothermal resource. Energy conversion and management, Vol. 78, pp.39-49, 2014.
[13] Zhao Y. and Wang J.,Exergoeconomic analysis and optimization of a flash-binary geothermal power system. Applied Energy, Vol. 179, pp.159-170, 2016.
[14] Jianyong Wang, Jiangfeng Wang, Yiping Dai and Pan Zhao, Thermodynamic analysis and optimization of a flash-binary geothermal power generation system. Geothermics, Vol. 55, pp.69-77, 2015.
[15] Koroglu T. and Sogut O., Conventional and advanced exergy analyses of a marine steam power plant. Energy, Vol. 163, pp.392-403, 2018.
[16] Khosravi H., Salehi Gh. And Torabi M.,Design of structure and optimization of Organic Rankine Cycle for heat recovery from gas turbine: The use of 4E, advanced exergy and advanced exergoeconomic analysis. Applied Thermal Engineering, Vol. 147, pp.272-290, 2019.
[17] Gokgedik H., Yurusoy M. and Kecebas A.,Improvement potential of a real geothermal power plant using advanced exergy analysis. Energy, Vol. 112, pp.254-263, 2016.
[18] Mehdizadeh Fard M. and Pourfayaz F.,Advanced exergy analysis of heat exchanger network in a complex natural gas refinery. Journal of Cleaner Production, Vol. 206, pp.670-687, 2019.
[19] Ehyaei M., Ahmadi A. and Marc A.,Energy, exergy, economic and advanced and extended exergy analyses of a wind turbine. Energy Conversion and Management, Vol. 183, pp.369-381, 2019.
[20] Aali A., Pourmahmoud N. and Zare V.,Exergoeconomic analysis and multi-objective optimization of a novel combined flash-binary cycle for Sabalan geothermal power plant in Iran. Energy Conversion and Management, Vol. 143, pp.377-390, 2017.
]21[ عالی ا.، پورمحمود ن. و زارع و.، تحلیل اگزرژی چرخه جدید پیشنهادی برای تولید توان از چاه های زمین گرمایی سبلان. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 48، ش. 1، ص. 251-260، 1397.
]22[عبدالعلی پور عدل م.، خلیل آریا ش. و جعفرمدار ص.، استفاده از یک چرخه ترکیبی تبخیر آنی یک و سه مرحله ای با رانکین آلی برای تولید توان از چاه های زمین گرمایی سبلان. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 50، ش. 3، ص. 155-164، 1399.
[23] Seyedrahimi-Niaraq M., Mohammadzadeh bina S. and Itoi R.,Numerical and thermodynamic modeling for estimating production capacity of NW Sabalan geothermal field, Iran. Geothermics, Vol. 90, 101981, 2021.
[24] Abdolalipouradl M., Khalilarya Sh. and Jafarmadar S., Exergoeconomic analysis of a novel integrated transcritical CO2 and kalian 11 cycles from sabalan geothermal power plant. Enery Conversion and Management, Vol. 195, pp:420-435, 2019.
[25] Abdolalipouradl M., Mohammadkhani F. and Khalilarya Sh.,A comparative analysis of novel combined flash-binary cycles for sabalan geothermal wells: Thermodynamic and exergoeconomic viewpoints. Energy, Vol. 209, 118235, 2020.
[26] Cengel Y. and Boles M.,Thermodynamics: An engineering approach. 6th ed., New Yoark: McGraw-Hill, 2007.
[27] Morosuk T. and Tsatsaronis G.,A new approach to the exergy analysis of absorption refrigeration machines. Energy, Vol. 33, pp.890–907, 2008.
[28] Kelly S., Tsatsaronis G. and Morosuk T.,Advanced exergetic analysis: Approaches for splitting the exergy destruction into endogenous and exogenous parts. Energy, Vol. 34, pp.384-391, 2009.
[29] Gokgedik H., Yurusoy M. and Kecebas A., Improvement potential of a real geothermal power plant using advanced exergy analysis. Energy, Vol. 112, pp.254-263, 2016.
[30] Fallah M., Mahmoudi S.M.S., Yari M. and Akbarpour Ghiasi R.,Advanced exergy analysis of the kalina cycle applied for low temperature enhanced geothermal system. Energy Conversion and Management, Vol. 108, pp.190-201, 2016.
[31] Zare V.,A comparative thermodynamic analysis of two trigeneration systems utilizing low-grade geothermal energy. Energy Conversion and Management, Vol. 118, pp.264-274, 2016.