تحلیل ترمودینامیکی و مطالعه ی پارامتری یک سیستم تولید همزمان با ترکیب چرخه ی توربین گاز و چرخه ی کالینا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

تحلیل ترمودینامیکی چرخه­ی تولید همزمان و ترکیبی توربین گازی با سوخت متان و چرخه­ی کالینا به منظور استفاده از گرمای تلف شده ارائه شده است. به منظور شناسایی منابع برگشت­ناپذیری در چرخه، برای تک تک اجزای چرخه راندمان اگزرژی و نیز تخریب اگزرژی محاسبه شده است. در نهایت یک مطالعه­ی جامع پارامتری برای نشان دادن اثر پارامترهای مهمی همچون نسبت فشار کمپرسور هوا، راندمان آیزنتروپیک کمپرسور هوا، راندمان آیزنتروپیک توربین گازی، بیشینه فشار چرخه­ی کالینا و غلظت آمونیاک در سیال کاری چرخه­ی آمونیاک بر راندمان انرژی و اگزرژی چرخه­ی پیشنهادی ارائه شده است. نتایج نشان می­دهد که راندمان انرژی و اگزرژی چرخه در یک مقدار مشخص نسبت فشار کمپرسور هوا بیشینه می­شود که این مقدار نسبت فشار به پارامترهای دیگر نیز بستگی دارد. برای چرخه­ی پیشنهادی بیشینه راندمان انرژی و اگزرژی به ترتیب 8/85 و %5/52 در نسبت فشار 26/15 محاسبه شده است. مقدار بیشینه توان تولیدی چرخه کالینا حدود kW 940 است که در فشار  bar45 رخ می­دهد و افزایش غلظت آمونیاک منجر به افزایش توان خالص تولیدی چرخه می­گردد.

کلیدواژه‌ها


[1] Wang JF, Dai YP, Gao L. Exergy analyses and parametric optimizations for different cogeneration power plants in cement industry. Appl Energy; 86:941-8, 2009.
[2] Bejan A, Tsatsaronis G, Moran M. Thermal design and optimization. New York: Wiley; 436 1996.
[3] Soltani R,. Mohammadzadeh Keleshtery P, Vahdati M, KhoshgoftarManesh M.H, Rosen M.A, Amidpour M. Multi-objective optimization of a solar-hybrid cogeneration cycle: Application to CGAM problem. Energy Conversion and Management,   81: 60-71, 2014.
[4] Seyyedi S.M, Ajam H, Farahat S. A new approach for optimization of thermal power plant based on the exergoeconomic analysis and structural optimization method: Application to the CGAM problem. Energy Conversion and Management, 51: 2202-11, 2010.
 [5] Khaljani M, Khoshbakhti Saray R, Bahlouli K. Comprehensive analysis of energy, exergy and exergo-economic of cogeneration of heat and power in a combined gas turbine and organic Rankine cycle. Energy Conversion and Management; 97: 154-65, 2015
[6] Khanmohammadi S, Atashkari K, Kouhikamali R. Exergoeconomic multi-objective optimization of an externally fired gas turbine integrated with a biomass gasifier. Applied Thermal Engineering. Dec 5;91:848-59, 2015
[7] Salehzadeh A, Saray RK, JalaliVahid D. Investigating the effect of several thermodynamic parameters on exergy destruction in components of a tri-generation cycle. Energy. 2013 Apr 1;52:96-109.
[8] Kalina AI. Generation of energy by means of a working fluid, and regenera- tion of a working fluid. United States Patent 4346561. Filed date: Aug. 31, 1982.
[9] Kalina AI. Combined cycle and waste heat recovery power systems based on a novel thermodynamic energy cycle utilizing low-temperature heat for power generation. American Society of Mechanical Engineers, New York, Paper No. 83-JPGC-GT-3, 1–5 , 1983
 [10] Kalina AI. Combined-cycle system with novel bottoming cycle. ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power;106:737–42, 1984
[11] Jonsson M. Advanced power cycles with mixtures as the working fluid (Doctoral thesis). Department of Chemical Engineering and Technology, Energy Processes, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, 2003.
[12] El-Sayed YM, Tribus MA. Theoretical comparison of the Rankine and Kalina cycles. ASME publication AES-Vol. 1, 97–102,1985
[13] Pall Valdimarsson P, Eliasson L. Factors influencing the economics of the Kalina power cycle and situations of superior performance. International Geothermal Conference, Reykjavik, Sept. 32–40, 2003
[14] Bombarda P, Invernizzi CM, Pietra C. Heat recovery from diesel engines a thermodynamic comparison between Kalina and ORC cycles. Applied Thermal Engineering;30:212–9, 2010
[15] Mohammadkhani F, Shokati N, Mahmoudi SMS, Yari M, Rosen MA. Exergoeconomic assessment and parametric study of a gas turbine-modular helium reactor combined with two organic rankine cycles. Energy; 65: 533-43, 2014
 [16] A. Bejan, Advanced engineering thermodynamics, 1997, Interscience, New York, 1996.
[17] Hettiarachchi HM, Golubovic M, Worek WM, Ikegami Y. The performance of the Kalina cycle system 11 (KCS-11) with low-temperature heat sources. Journal of Energy Resources Technology. Sep 1;129(3):243-7, 2007.