تحلیل انرژی و اگزرژی یک سیستم ترکیبی جدید تولید توان و آب شیرین، با ترکیب چرخه‎ فوق بحرانی تراکم‎مجدد دی‎اکسید کربن و چرخه نمک‎زدایی رطوبت‎زنی-رطوبت‎زدایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

سیستم‎ تولید چندگانه، یکی از راه‎حل‎های افزایش بهره‎وری از منابع موجود انرژی گرمایی می‎باشد. در این مقاله یک سیستم ترکیبی جدید برای تولید همزمان توان و آب شیرین با استفاده از منبع گرمایی دما ثابت مانند رآکتور هسته‏ای معرفی شده است. این سیستم ترکیبی متشکل از چرخه فوق بحرانی تراکم‎مجدد دی‎اکسید کربن برای تولید توان و چرخه نمک‎زدایی رطوبت‎زنی-رطوبت‎زدایی جهت تولید آب شیرین با استفاده از گرمای اتلافی چرخه اول می‎باشد. به منظور شبیه‎سازی سیستم ترکیبی، کدی در نرم‎افزار EES نوشته شده و نتایج شبیه‎سازی برای هر یک از چرخه‎ها اعنبارسنجی شده است. سپس در جهت بررسی انرژی و اگزرژی سیستم ترکیبی با در نظر گرفتن دمای 755 درجه سلسیوس و نرخ گرمایی 1 مگاوات برای منبع گرمایی، تاثیر پارامترهای متغیر اصلی شامل نسبت فشار (Pr)، کسر جرمی (x)، دمای آب ورودی به قسمت رطوبت‎زنی و نسبت دبی جرمی آب به هوای چرخه نمک‎زدایی )، بر عملکرد سیستم ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته است. و نتایج نشان می‎دهد که در حالت عملکرد بهینه، بازده اگزرژی کل سیستم از مقدار معمول 65% به 73% افزایش داشته و بازده اگزرژی پیش‎خنک‎کن به عنوان عامل اصلی اتلاف اگزرژی در چرخه فوق بحرانی تراکم‎مجدد دی‎اکسید کربن، از زیر 50% به حدود 99% افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Saboora Khatoon, Shehryar Ishaque, Man-Hoe Kim, Modeling and analysis of air-cooled heat exchanger integrated with supercritical carbon dioxide recompression Brayton cycle, Energy Conversion and Management, Volume 232, , 113895|,
  • Mohammadi, M. Fallah, S.M. Seyed Mahmoudi, Advanced exergy analysis of recompression supercritical CO2 cycle, Energy, Volume 178, Pages 631-643, 2019.
  • Yadong Du, Ce Yang, Chenxing Hu, Mi Zhou, Thermodynamic design and Off-design investigation of nuclear power supercritical CO2 recompression cycle, Nuclear Engineering and Design, Volume 369, 110851, 2020.
  • Dostal V, Hejzlar P, Driscoll MJ. High-performance supercritical carbon dioxide cycle for next-generation nuclear reactors. Nucl Technol; 154(3): 265-82, 2006.
  • Feher EG. The supercritical thermodynamic power cycle. Energy Convers; 8: 85-90, 1968.
  • Ahn Y, Bae SJ, Kim M, Cho SK, Baik S, Lee JI, et al. Review of supercritical CO2 power cycle technology and current status of research and development. Eng. Technol. 47:647-61, 2015.
  • Dostal V. A supercritical carbon dioxide cycle for next generation nuclear reactors. PhD thesis, Department of Nuclear Engineering, Massachusetts Institute of Technology, USA; 2004.
  • Dostal, V., Hejzlar, P., Driscoll, M.J., 2006b. The supercritical carbon dioxide power cycle: Comparison to other advanced power cycles. Technol. 154 (3), 283–301.
  • Sarkar J. Second law analysis of supercritical CO2 recompression Brayton cycle. Energy; 34(9): 1172-8, 2009.
  • Yari, M. (2012) ‘A novel cogeneration cycle based on a recompression supercritical carbon dioxide cycle for waste heat recovery in nuclear power plants’, J. Exergy, Vol. 10, No. 3, pp.346–364.
  • Zhao H, Deng Q, Huang W, Wang D, Feng Z. Thermodynamic and economic analysis and multi-objective optimization of supercritical CO2 Brayton cycles. J Eng Gas Turbines Power;138:081602, 2016.
  • Binotti M, Astolfi M, Campanari S, Manzolini G, Silva P. Preliminary assessment of sCO2 power cycles for application to CSP Solar Tower plants. Energy Procedia; 105,1116-22, 2017.
  • Ma Y, Zhang X, Liu M, Yan J, Liu J. Proposal and assessment of a novel supercritical CO2 Brayton cycle integrated with LiBr absorption chiller for concentrated solar power applications. Energy; 148: 839-54, 2018
  • Karan H. Mistry, Alexander Mitsos, John H. Lienhard, Optimal operating conditions and configurations for humidification–dehumidification desalination cycles, International Journal of Thermal Sciences, Volume 50, Issue 5, Pages 779-789, 2011.
  • Hadi Rostamzadeh, Amin Shekari Namin, Hadi Ghaebi, Majid Amidpour, Performance assessment and optimization of a humidification dehumidification (HDH) system driven by absorption-compression heat pump cycle, Desalination, Volume 447, Pages 84-101. 2018.
  • P. Narayan, M.H. Sharqawy, J.H. Lienhard V, S.M. Zubair, Thermodynamic analysis of humidification dehumidification desalination cycles, Desalination Water Treat. 16, 339-353, 2010.
  • H. Mistry, J.H. Lienhard V, S.M. Zubair, Effect of entropy generation on the performance of humidificationedehumidification desalination cycles, Int. J. Therm. Sci. 49, 1837-1847, 2010.
  • Bejan, A., Tsatsaronis, G., Moran, M., Thermal Design and Optimization. Wiley, New York, 1996.
  • Ariyanfar, M. Yari, E. Abdi Aghdam, Proposal and performance assessment of novel combined ORC and HDD cogeneration systems, Applied Thermal Engineering, Volume 108, Pages 296-311, 2016.
  • Klein SA, Alvarda F., Engineering equation solver (EES). WI: F-chart Softwar, 2007.
  • Mohammadi, M. Fallah, S.M. Seyed Mahmoudi, Advanced exergy analysis of recompression supercritical CO2 cycle, Energy 178 (2019) 631-643
  • Jan Szargut, Chemical Exergies of the Elements, Applied Energy 32, 269-286, 1989.
  • Mostafa H. Sharqawy, John H. Lienhard V, Syed M. Zubair, On exergy calculations of seawater with applications in desalination systems, International Journal of Thermal Sciences 50, 187-196, 2011

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار