تحلیل انرژی و اگزرژی سیستم تولید همزمان سرمایش، گرمایش و توان با محرک توربین گاز با خنک‌کن ورودی به روش نوین با چرخه چیلر جذبی جریان سری دو اثره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود،، ایران

3 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

4 دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود،، ایران

چکیده

در این مطالعه، یک سیستم تولید همزمان سرمایش، گرمایش و توان (CCHP) با محرک توربین گاز مورد بررسی قرار گرفته است. این سیستم شامل خنک‌کن ورودی با استفاده از چرخه تبرید جذبی بوده و از روش تحلیل انرژی و اگزرژی برای ارزیابی عملکرد سیستم استفاده شده است. نتایج نشان داد که ترکیب سیستم پیشنهادی با چیلر جذبی، عملکرد سیستم را در شرایط اوج مصرف بهبود می‌بخشد. همچنین، تحلیل اگزرژی نشان داد که بیشترین میزان تخریب اگزرژی در محفظه احتراق رخ می‌دهد که نیاز به بهینه‌سازی این بخش را برجسته می‌سازد. این سیستم توانایی تولید 7/308 مگاوات توان از توربین گاز، 6/93 مگاوات از بازیاب گرمایی بخار، 56 مگاوات گرمایش و 53 مگاوات سرمایش را دارد و راندمان کلی آن به 98/65 درصد می‌رسد. این مطالعه همچنین نشان داد که استفاده از خنک‌سازی ورودی و ترکیب آن با سیستم تبرید جذبی، تأثیر قابل‌توجهی در بهبود عملکرد سیستم در شرایط آب‌وهوایی گرم دارد و موجب کاهش آهنگ تخریب اگزرژی و افزایش بازده سیستم می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Energy Information Administration. Eia. 2023 [cited 2023 Dec 13]. International Energy Outlook 2023 - U.S. Energy Information Administration (EIA). Available from: https://www.eia.gov/outlooks/ieo/
  • میراحمد ع, صدرعاملی سم. مطالعه عددی و شبیه‌سازی عملکرد یک مبدل حرارتی پر شده با ماده تغییرفاز برای سامانه تهویه مطبوع یک منزل مسکونی در مناطق گرم و خشک ایران. مهندسی و مدیریت انرژی1402 .
  • عبدالعلی پورعدل م, رستمی م, محمدخانی ف, خلیل آریا ش. تحلیل ترمودینامیکی یک سیستم تولید همزمان بر مبنای توربین گازی با سوخت بیوگاز برای تولید توان، آب شیرین، گرمایش و هیدروژن. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز 1401 ;51 (4) : 209-17
  • Zhu S, Yu G, Liang K, Dai W, Luo E. A review of Stirling-engine-based combined heat and power technology. Appl Energy. 2021 Jul 15;294:116965.
  • Al-Hallaj S, Alasfour F, Parekh S, Amiruddin S, Selman JR, Ghezel-Ayagh H. Conceptual design of a novel hybrid fuel cell/desalination system. Desalination. 2004 Mar 25;164(1):19–31.
  • Ferreira EM, Balestieri JAP, Zanardi MA. Optimization analysis of dual-purpose systems. Desalination. 2010 Jan 30;250(3):936–44.
  • Moran A, Mago PJ, Chamra LM. Thermoeconomic modeling of micro-CHP (micro-cooling, heating, and power) for small commercial applications. Int J Energy Res [Internet]. 2008 Jul 1 [cited 2024 Dec 5];32(9):808–23.
  • Khanmohammadi S, Musharavati F. Multi-generation energy system based on geothermal source to produce power, cooling, heating, and fresh water: Exergoeconomic analysis and optimum selection by LINMAP method. Appl Therm Eng. 2021 Aug 1;195:117127.
  • Wang Z, Han W, Zhang N, Liu M, Jin H. Effect of an alternative operating strategy for gas turbine on a combined cooling heating and power system. Appl Energy. 2017 Nov 1;205:163–72.
  • Kwon HM, Kim TS, Sohn JL, Kang DW. Performance improvement of gas turbine combined cycle power plant by dual cooling of the inlet air and turbine coolant using an absorption chiller. Energy. 2018 Nov 15;163:1050–61.
  • Wan A, Yang J, Chen T, Huang J. Techno-economic analysis of combined cycle power plant with waste heat-driven adsorption inlet air cooling system. Int Commun Heat Mass Transf. 2021 Jul 1;126:105422.
  • Dabwan YN, Zhang L, Pei G. A novel inlet air cooling system to improve the performance of intercooled gas turbine combined cycle power plants in hot regions. Energy. 2023 Nov 15;283:129075.
  • Hu H, Wang T, Ren Y, Zhang F, Zhang B, Li J. A case study of thermal performance of gas-steam combined cycle with gas turbine inlet air cooling and condenser deep cooling. Case Stud Therm Eng. 2024 Aug 1 [cited 2025 Jul 11];60:104747.
  • Fajardo Cuadro J, Barreto D, Yabrudy D, Piña-Martinez A, Pupo O, Buelvas A. Energetic and exergoeconomic evaluation of a stig cycle and cooled inlet air gas turbine powered by mixtures of natural gas and H2 in tropical climates. Heliyon [Internet]. 2024 Nov 30 [cited 2025 Jul 11];10(22).
  • Cockcroft CC, Le Roux WG. The influence of applying turbine inlet air cooling to a small-scale parallel-flow Brayton cycle. Energy Convers Manag [Internet]. 2025 Feb 1 [cited 2025 Jul 11];325:119407.
  • Zare M, Hajinezhad A, Moosavian SF, Fattahi R. Exergy, economic, and water consumption perspectives in the comparative assessment of inlet air cooling methods. Int J Thermofluids [Internet]. 2025 Jul 1 [cited 2025 Jul 11];28:101292.
  • Ahmadi P, Dincer I. Thermodynamic analysis and thermoeconomic optimization of a dual pressure combined cycle power plant with a supplementary firing unit. Energy Convers Manag. 2011 May 1;52(5):2296–308.
  • Ameri M, Ahmadi P, Khanmohammadi S. Exergy analysis of a 420 MW combined cycle power plant. Int J Energy Res [Internet]. 2008 Feb 1 [cited 2025 Mar 15];32(2):175–83.
  • Tajik Mansouri M, Ahmadi P, Ganjeh Kaviri A, Jaafar MNM. Exergetic and economic evaluation of the effect of HRSG configurations on the performance of combined cycle power plants. Energy Convers Manag. 2012 Jun 1;58:47–58.
  • Kwon HM, Ho Kim J, Seop Kim T. Gas Turbine Performance Enhancement by Inlet Air Cooling and Coolant Pre-Cooling Using an Absorption Chiller. Proc ASME Turbo Expo [Internet]. 2016 Sep 20 [cited 2025 Feb 20];3.
  • چهارطاقی م, علی‌زاده خارکشی ب. تحلیل عملکرد یک سیستم تولید همزمان برق، حرارت و سرما برپایه‌ی پیل سوختی پلیمری تحت شرایط کاری مختلف. مهندسی مکانیک مدرس. 1395 ;16(3):383–94.
  • Chahartaghi M, Kharkeshi BA. Performance analysis of a combined cooling, heating and power system with PEM fuel cell as a prime mover. Appl Therm Eng. 2018 Jan 5;128:805–17.
  • Şencan A, Yakut KA, Kalogirou SA. Exergy analysis of lithium bromide/water absorption systems. Renew Energy. 2005 Apr 1;30(5):645–57.
  • 7HA Gas Turbine | GE Vernova [Internet]. [cited 2025 Mar 15]. Available from: https://www.gevernova.com/gas-power/products/gas-turbines/7ha
  • Gebreslassie BH, Medrano M, Boer D. Exergy analysis of multi-effect water-LiBr absorption systems: From half to triple effect. Renew Energy. 2010 Aug 1;35(8):1773–82.
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
دوره 55، شماره 4 - شماره پیاپی 113
در حال تکمیل
بهمن 1404
صفحه 53-62

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار