بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله, یک سیکل ترکیبی پیشنهاد گردیده است که ترکیبی از سیکل قدرت رانکین و سیکل تبرید اجکتوری میباشد و قادر است همزمان هر دو توان حرارتی و تبرید را تولید نماید. این سیکل توسط آب زمین گرمایی کار میکند. از آنالیز اگزرژی به منظور بهبود ترمودینامیکی این سیکل و از آنالیز پارامتری جهت برر سی اثر م شخ صات ترمودینامیکی بر روی عملکرد سیکل ا ستفاده شده ا ست. نتایج نشان میدهد که بیشترین تلفات اگزرژی به واسطه برگشت ناپذیریها رخ میدهد. اجکتور نیز سهم قابل ملاحظهای در برگشت ناپذیریها دارد.همچنین مشاهده شد که فشار ورودی به توربین, فشار خروجی توربین, دمای کندانسور و تبخیرکننده, اثرات قابل ملاحظهای بر توان خروجی توربین, توان تبرید و بازده اگزرژی دارند.
-1 مقدمه
در سالهای اخیر, حرارت های اتلافی که در محیط ازاد میگردد افزایش یافته ا ست. از جمله میتوان به گازهای خروجی از توربینها و موتورها, حرارت اتلافی در کارخانهها و ............ اشاره نمود که به مشکل اصلی و عمده زیستمحیطی مبدل گردیده است. در مقابل, منابع طبیعی فراوانی به همراه انرژی خورشیدی در سطح جهان موجود میباشند که بدون بهرهبرداری ماندهاند. به منظور استفاده از این منابع, بازیابی انرژیهای اتلافی, کاهش مصرف سوختهای فسیلی و کاهش مسائل زیست محیطی, سیکل ترکیبی ارائه گردیده است تا بازده کلی انرزی بهبود یابد.
گوسوامی و همکارانش , [1] یک سیکل حرارتی ترکیبی با یک سیکل خنککاری را پیشنهاد نمودند که میتواند با منابع دما پایین کار کند. در این سیکل از بخار آب -آمونیاک به عنوان سیال عامل استفاده گردیده است .
ژانگ و همکارانش[2] یک سیکل جدید آب-آمونیاک را پیشنهاد کردند که در آن از یک واحد جداکننده / جذبکننده در درون سیکل ا ستفاده شده ا ست که بر ا ساس موازی قرار گرفتن سیکل ترکیبی شامل رانکین و سیکل تبرید آمونیاک کار میکند.
در زمینه تحلیل اگزرزی و بهینه سازی سیکلهای ترکیبی, میتوان به تحقیقات صورت گرفته تو سط را سلی و همکارانش [3] اشاره نمود که به تحلیل عددی و بهینه سازی طراحی انواع اجکتورها در سیکلهای ترکیبی اشاره نمود.
در تحقیق دیگری, وانگ و همکارانش [4] به آنالیز پارامتری و بهینهسازی سیکل ترکیبی قدرت-تبرید پرداختند. هر چند مطالعات خوبی بر روی سیکلهای ترکیبی انجام گرفته ا ست ولی اکثر آنها بر مبنای ترکیب سیکلهای رانکین و تبرید جذبی است و توجه اندکی به ترکیب سیکلهای رانکین و تبرید اجکتوری گردیده ا ست. سیکل تبرید اجکتوری یکی از سیکلهای تبرید ا ست که علیرغم ندا شتن بازده بالا از مزیتهای فراوانی نظیر هزینه نصب و نگهداری کمتر, پراکندگی کم اجزاء وابسته برخوردار است.
به علاوه, این سیکل تبریدی از این قابلیت بهرهمند است تا بتوان ازآن در سطح وسیعی از سیکلها استفاده کرد. از اینرو در این مقاله, سیکل ترکیبی قدرت - تبرید پی شنهاد گردیده ا ست که تلفیقی از سیکلهای رانکین و تبرید اجکتوری میبا شد. در این مقاله, ضمن بررسی سیکل ترکیبی رانکین و تبرید اجکتوری, محاسبه معادلات انرژی برای هر یک از اجزاء سیکل صورت گرفته است و با استفادع از نرمافزار EES2 آنالیز اگزرژی جهت ارزیابی عملکرد سیکل صورت گرفته است و با آنالیز پارامتری, اثر مشخصههای ترمودینامیکی بر عملکرد سیکل مورد بررسی قرار گرفته است.
-2 تشریح سیکل و بیان فرضیات
شکل ,1 شماتیک سیکل ترکیبی و شکل 2دیاگرام T-S آن را ن شان میدهد. سیکل ترکیبی مورد نظر شامل شش جزء اصلی بویلر, توربین, تبخیرکننده, کندانسور, اجکتور و شیر خفاشی است.
شکل 1 شکل شماتیک سیکل ترکیبی قدرت - اجکتوری
شکل 2 دیاگرام T-S سیکل ترکیبی قدرت - اجکتوری
با توجه به شکل ,3 بخار خروجی توربین به عنوان بخار اولیه, وارد نازل اجکتور میگردد. سرعت بالای بخار در خروجی نازل, یک خلاء بزرگ در ورودی محفظه اختلاط ایجاد میکند و بخار ثانویه از سمت تبخیر کننده به محفظه اختلاط وارد میگردد. هر دو بخار در محفظه اختلاط باهم ترکیب میشوند. سپس جریان ترکیبی به یک جریان سوپرسونیک گذرا تبدیل میشود. در ناحیه ورودی با سطح مقطع ثابت, یک موج شوک با فشار قابل توجهی ایجاد میشود و در دیفیوزر, سرعت جریان کاهش مییابد.
جریان مخلوط به سمت کندانسور جریان مییابد و در آنجا دچار چگالش میگردد. بخشی از سیال خروجی از کندانسور پس از عبور از شیر خفاشی, وارد تبخیر کننده شده و بخش دیگر از طریق پمپ به بویلر ارسال میگردد تا مجددا" به بخار تبدیل گردد. سیال ورودی به تبخیر کننده دارای دما و فشار کمی است و به واسطه گرفتن گرما از سیال واسطه تبخیر میگردد. حرارت منبع از بویلر میگذرد و نهایتا به محیط تخلیه میگردد.
در این مقاله, آب زمین گرمایی به عنوان منبع حرارتی سیکل استفاده شده است و از ماده R123 به عنوان سیال عامل استفاده میگردد.
شکل 3 ساختمان و اجزای اجکتور
سیکل ترکیبی مورد نظر, سیستمی پایا بوده و افت فشار در لولهها و تلفات حرارتیدر بویلر, تبخیرکننده,کندانسور, توربین, و پمپ ناچیز فرض شده است. عبور جریان از شیر خفاشی, فرآیند آنتالپی ثابت در نظر گرفته میشود. دمای سیال خروجی از کندانسور 5℃ از دمای محیط بیشتر است. بازده آیزنتروپیک توربین, پمپ و بویلر به ترتیب معادل %70 ,%85 و %100 است. سایر اطلاعات در جدول 1 ارائه شده است
جدول :1 مقادیر ورودی پارامترهای ترمودینامیکی سیکل ترکیبی
