بهینه‌سازی یک سیستم تولید همزمان توان/تبرید با استفاده از الگوریتم ژنتیک با مرتب‌سازی غیر مغلوب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی نوین، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 گروه آموزشی مهندسی مکانیک/دانشکده فنی و مهندسی/دانشگاه محقق اردبیلی/ اردبیل/ایران

چکیده

در این مقاله، یک سیستم تولید همزمان توان/تبرید برای تأمین همزمان نیازهای برق، تهویه مطبوع و سرمایش ارائه شده است. این سیستم‌ با بهره‌گیری از اتلاف صنعتی به عنوان محرک اولیه می‌تواند در دو سطح دمایی نیاز برودتی و توان مورد نیاز واحد را تامین کند.  این سیستم شامل دو چرخه رانکین آلی (ORC) برای تولید برق و دو چرخه تبرید اجکتوری (ERC) برای تولید سرمایش تشکیل شده و از منظر دیدگاه‌های انرژی، اگزرژی، اگزرژی-اقتصادی، اگزرژی-محیط‌زیستی و ایمنی بهینه‌سازی شده است. بدین منظور از الگوریتم ژنتیک با مرتب‌سازی غیر مغلوب (NSGA-II) بهره گرفته شده که جز کاراترین روش‌های بهینه‌سازی است. در  حالت بهینه راندمان انرژی، راندمان اگزرژی، هزینه واحد محصول، تأثیر زیست‌محیطی محصول و ریسک کل به ترتیب 09/56 درصد، 45/25 درصد، 54/37 دلار بر گیگاژول، ۴۰۲۶ میلیون نقطه بر گیگاژول و ۱۷۱۶ دلار بر سال محاسبه شده است. لازم به ذکر است که نتایج بدست آمده برای بهینه‌سازی در 4 حالت مختلف ارائه شده و با ترسیم جبهه پارتو فضای بهینه پاسخ مشخص گردیده است که موجب بهبود در طراحی کلی سیستم می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Haghparast P, Sorin MV, Richard MA, Nesreddine H. Analysis and design optimization of an ejector integrated into an organic Rankine cycle. Applied Thermal Engineering. 2019;159:113979.
[2] Yang X, Zheng N, Zhao L, Deng S, Li H, Yu Z. Analysis of a novel combined power and ejector-refrigeration cycle. Energy conversion and management. 2016;108:266-74.
[3] Rostamzadeh H, Ebadollahi M, Ghaebi H, Amidpour M, Kheiri R. Energy and exergy analysis of novel combined cooling and power (CCP) cycles. Applied Thermal Engineering. 2017;124:152-69.
[4]  Zheng B, Weng Y. A combined power and ejector refrigeration cycle for low temperature heat sources. Solar Energy. 2010;84(5):784-91.
[5] Habibzadeh A, Rashidi M, Galanis N. Analysis of a combined power and ejector-refrigeration cycle using low temperature heat. Energy Conversion and Management. 2013;65:381-91.
 [6] Shi K, Asgari A. Energy, exergy, and exergoeconomic analyses and optimization of a novel thermal and compressed air energy storage integrated with a dual-pressure organic Rankine cycle and ejector refrigeration cycle. Journal of Energy Storage. 2022;47:103610.
[7] Ebadollahi M, Rostamzadeh H, Ghaebi H, Amidpour M. Exergoeconomic analysis and optimization of innovative cascade bi-evaporator electricity/cooling cycles with two adjustable cooling temperatures. Applied Thermal Engineering. 2019;152:890-906.
[8] Ogaili HH, Khalilarya S, Chitsaz A, Mojaver P. Energy, exergy, and economic performance analysis of integrated parabolic trough collector with organic rankine cycle and ejector refrigeration cycle. Energy Conversion and Management: X. 2025;25:100843.
[9] Rostamzadeh H, Ebadollahi M, Ghaebi H, Shokri A. Comparative study of two novel micro-CCHP systems based on organic Rankine cycle and Kalina cycle. Energy conversion and management. 2019;183:210-29.
[10] Somehsaraei HN, Majoumerd MM, Breuhaus P, Assadi M. Performance analysis of a biogas-fueled micro gas turbine using a validated thermodynamic model. Applied thermal engineering. 2014;66(1-2):181-90.
[11] Gholizadeh T, Vajdi M, Mohammadkhani F. Thermodynamic and thermoeconomic analysis of basic and modified power generation systems fueled by biogas. Energy conversion and management. 2019;181:463-75.
[12] Ghaebi H, Soleymani E. Investigating the effect of parameters in the thermodynamic analysis of the solid oxide fuel cell cycle using response surface methodology. Scientific Reports. 2025;15(1):181.
[13] Cao Y, Hamidvand S, Bezaatpour M, Ebadollahi M, Ghaebi H. Microporous foam, magnetic nanoparticles, and revolutionary tubes: Sophisticated combination of three solar energy materials in flat plate solar collectors. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2022;235:111464.
[14] Pazuki M-M, Kolahi M-R, Ebadollahi M, Amidpour M. Enhancing efficiency in an innovative geothermal poly-generation system for electricity, cooling, and freshwater production through integrated multi-objective optimization: A holistic approach to energy, exergy, and enviroeconomic effects. Energy. 2024;313:133862.
[15] Zare V, Mahmoudi SS, Yari M, Amidpour M. Thermoeconomic analysis and optimization of an ammonia–water power/cooling cogeneration cycle. Energy. 2012;47(1):271-83.
[16] Meyer L, Tsatsaronis G, Buchgeister J, Schebek L. Exergoenvironmental analysis for evaluation of the environmental impact of energy conversion systems. Energy. 2009;34(1):75-89.
[17] Wang J, Dai Y, Gao L. Parametric analysis and optimization for a combined power and refrigeration cycle. Applied energy. 2008;85(11):1071-85.
[18] Deb K, Pratap A, Agarwal S, Meyarivan T. A fast and elitist multiobjective genetic algorithm: NSGA-II. IEEE transactions on evolutionary computation. 2002;6(2):182-97.
[19] Han H, Yu R, Li B, Zhang Y. Multi-objective optimization of corrugated tube inserted with multi-channel twisted tape using RSM and NSGA-II. Applied Thermal Engineering. 2019;159:113731.
[20] Śmierciew K, Gagan J, Butrymowicz D, Karwacki J. Experimental investigations of solar driven ejector air-conditioning system. Energy and Buildings. 2014;80:260-7.
[21] Safarian S, Aramoun F. Energy and exergy assessments of modified Organic Rankine Cycles (ORCs). Energy reports. 2015;1:1-7.