پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

شبیه‌سازی، تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژی ترکیب یک دوره برایتون توربین گاز و دوره آلی رانکین با انرژی خورشیدی در ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
چکیده
امروزه به دلیل افزایش روز افزون تقاضای انرژی در سطح جهان و کاهش منابع فسیلی، انرژی‏های تجدیدپذیر اهمیت خود را بیش‏تر نشان می‏دهند. از این جهت نیاز به بررسی امکان به کارگیری انرژی های نو در سامانه‏های مختلف مرسوم دارای اهمیت است. هدف از ارائه این مقاله شبیه‏سازی عاملی، تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژی ترکیب یک دوره برایتون توربین گازی فوق بحرانی و دوره آلی رانکین با استفاده از زیست توده و انرژی خورشیدی در مناطق غیرمتصل به برق درایران است. در این تحقیق اثر عامل‏های مختلف (دما، فشار کمپرسور و شدت تابش خورشیدی) بر روی بازده انرژی و اگزرژی سامانه، میزان تولید حرارت در کلکتور خورشیدی، مقدار اگزرژی‏های ورودی خروجی و تخریب شده سامانه و نیز توان تولیدی کل سامانه بررسی شده است. نتایج نشان می‏دهد که با افزایش نسبت فشار کمپرسور توان خالص تولیدی، بازده انرژی و اگزرژی سامانه به ترتیب 4 و 5 درصد افزایش و سپس کاهش می‏یابد و تخریب اگزرژی سامانه پیوسته افزایش می‏یابد. همچنین نتایج نشان می‏دهد که اگزرژی کل ورودی به سامانه ۵۱۶۷۲ کیلووات و نرخ تخریب اگزرژی و اگزرژی خروجی از سامانه ۳۳۷۵۶ و ۱۷۷۱۷ کیلووات است که بیشترین تخریب اگزرژی در کلکتور خورشیدی و بعد از آن در مبدل حرارتی و کمترین تخریب اگزرژی در پمپ ایجاد می‏شود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Bejan A, Tsatsaronis G, Moran M. (2015). Thermal design and optimization. Green, Don W %J Handbook–seventh Edition–Sections. Perry’s chemical engineers, 5-12.
Besarati, Saeb M. and Yogi Goswami, D., 2014. A computationally efficient method for the design of the heliostat field for solar power tower plant, Renewable Energy, Elsevier, vol. 69(C), pages 226-232.
Blanco, M. V., Sánchez, D., Muñoz de Escalona, J. M., & Silva Pérez, M. A. (2020). Thermodynamic, exergetic and environmental analysis of a combined supercritical CO2 gas turbine and organic Rankine cycle system. Energy Conversion and Management, 203, 112266.https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.112266
Hejzlar P, Dostal V, Driscoll MJ, Dumaz P, Poullennec G, Alpy N. (2006). Assessment of gas cooled fast reactor with indirect supercritical CO2 cycle. Nucl Eng Technol, 38-109.
Ji, C., Li, Y., Wang, J., Zhang, X. (2020). Thermodynamic and exergetic analysis of a novel biomass-fueled combined supercritical CO2 and Kalina cycle system. Energy Conversion and Management, 224, 113409. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113409
Liang Y, Chen J, Luo X, Chen J, Yang Z, Chen Y. (2020). Simultaneous optimization of combined supercritical CO2 Brayton cycle and organic Rankine cycle integrated with concentrated solar power system, Journal of Cleaner Production, 266, 21-27
Meriche I. M., Baghidja A., Boukelia T. E., (2014). Design and performance evaluation of solar gas turbine power plant in south western algeria. International journal of renewable energy research, Vol.4, No.1, pp.224-232.
Moran, M. J., & Shapiro, H. N., (2010). Fundamentals of Engineering Thermodynamics (7th Edition). John Wiley & Sons.https://doi.org/10.1002/9781118131992
Nouri M, Miansari M, Ghorbani B. (2020). Exergy and economic analyses of a novel hybrid structure for simultaneous production of liquid hydrogen and carbon dioxide using photovoltaic and electrolyzer systems. Journal of Cleaner Production, 120-162.
Pantaleo A, Camporeale S, Sorrentino A, Adio M, Shah N, Christos N. (2018). Hybrid solar-biomass combined Brayton/organic Rankine-cycle plants integrated with thermal storage: Techno-economic feasibility in selected Mediterranean areas, Renewable Energy, 1-19.
Valencia Ochoa, G., & Silva Lora, E. E., 2020. Thermodynamic and exergetic optimization of a supercritical CO2 gas turbine and organic Rankine cycle system using genetic algorithms. Applied Thermal Engineering, 169, 114937. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.114937
Yilmaz C, Kanoglu M, Bolatturk A, Gadalla M. (2011). Economics of hydrogen production and liquefaction by geothermal energy. International Journal of Hydrogen Energy,37, 58–69.
Zainal Z, Ali R, Lean CH. (2001). Prediction of performance of a downdraft gasifier using equilibrium modeling for different biomass materials. Energy conversion Seetharamu, and management. 42: 499-515.
Zhang, X., Yang, M., Li, G., & Zhao, X. (2020). Hybrid renewable energy system combining biomass, geothermal, and fossil fuels for reducing dependency on fossil fuels and climate change mitigation. Energy Conversion and Management, 214, 112876.https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112876