بخشی از مقاله
چکیده
· چرخه فرا بحرانی دی اکسید کربن - S-CO2 - با بازگرمایش و تراکم مجدد سادگی به صورت گسترده ای به جای چرخه های دارای هلیم استفاده به علت زیست محیطی و بازدهی مورد استفاده قرار می گیرد، این چرخه به علت جمع و جور بودن، داشتن امنیت و اضافه کردن زیر چرخه ها به شدت مورد توجه قرار گرفته است. در این نیروگاه دی اکسید کربن که برای خنککاری هسته راکتور مورد استفاده قرار گرفته است، انرژی لازم برای چرخه را تامین می کند.
به دلایل ترمودینامیکی مقدار زیادی از انرژی در این چرخه اتلاف می شود. برای این مورد چرخه به طور گسترده توسط پارامترهای مختلف مورد تحلیل انرژی و اگزرژی و بهینه سازی قرار گرفته است. برای - Tmax 500o C , rp 3 - بازده قانون اول برای چرخه %38.25، مقدار تخریب اگزرژی کل 195.3 مگاوات و بازده قانون دوم %52.96 برای چرخه بدست آمد، برای این دما در حالت بهینه نسبت فشار کمپرسور 2.64 و بازده قانون اول و دوم برای چرخه %55.6 %40.16 برای چرخه بدست آمد که نتایج بسیار خوبی از لحاظ مقداری و صرفه جویی های اقتصادی برای ما به دنبال خواهد آورد.
-1 مقدمه
امروزه افزایش روز افزون نقش انرژی الکتریکی در توسعه اقتصادی و پیشرفت جوامع بشری امری انکارناپذیر بوده و پژوهشهای جدید نشان داده است که بین سطح توسعه یک کشور و میزان مصرف برق در آن، رابطه مستقیمی وجود دارد به طوریکه افزایش هرکدام لازمه افزایش دیگری است. در این میان، طبق اعلام آژانس بینالمللی انرژی، بخش عمدهای از برق تولیدی در جهان از منابع سوختهای فسیلی تأمین میشود.[1] مشکلات مربوط به اتمام انرژی های مربوط به سوختهای فسیلی، گران بودن، مشکلات زیست محیطی و عدم وجود در تمام نقاط جهان، رغبت استفاده از انرژی هسته ای را بالاتر می برد.
برای چرخه های تولید توان مانند چرخه های توربین گازی، چرخه های توربین هلیومی و چرخه توربین های دی اکسید کربن فرابحرانی برای دمای بیشینه چرخه 480 درجه ی سانتیگراد در خروجی راکتور مطالعاتی انجام گردید، نتایج نشان داده شد که بازده های قانون اول برای چرخه های مذکور 40%، 34% و 42% بدست آمد، بنابراین چرخه دی اکسید کربن فرابحرانی نتایج مطلوبتری را دارا بود
سیکل ترمودینامیکی تولید توان و گرمایش خورشیدی که از S-CO2 به عنوان سیال عامل استفاده میکرد را مورد بررسی قرار گرفته شد و همچنین مطالعاتی در خصوص اثر پارامترهای مختلف و تغییرات جوی بر عملکرد سیکل انجام داد
راکتورهای خنک شونده با سدیم برای آرایش های گوناگون چرخه برایتون فرابحرانی منظور تولید توان و تفاوت آن با چرخه بخار رانکین سنتی مورد برسی قرار گرفت و نشان داده شد که نسبت به این حالت بازده بالاتر، تعداد و اجزاء توربوماشینهای کوچکتر و آرایش سادهتر است
چرخه دی اکسید کربن فرابحرانی مورد تحلیل اگزرژتیکی قرار گرفته و اثر پارامترهای مختلف همچون نسبت فشار، بازده انرژی و اگزرژی و برگشت ناپذیری اجزاء مختلف بر بازده سیکل را بررسی قرار گرفته و نتایج نشان از تأثیر گذاری بیشتر مبدلهای حرارتی از برگشت ناپذیری توربوماشینها می باشد
تحلیل عددی چرخه برایتون S-CO2 به عنوان مبدل انرژی برای راکتورهای همجوشی مورد مطالعه قرار گرفته شد. از نتایج این تحلیل، بازده 42/44% برای چرخه با تراکم مجدد بدست آمد. با اعمال بازگرمایش، بازده در حدود 0/69% افزایش مییابد
برای اولین بارچرخه دی اکسید کربن فرابحرانی داری بازگرمایش مجدد مورد تحلیل اگزرژی پیشرفته قرار گرفت نتایج نشان داد که بخش درونی نابودی اگزرژی کل چرخه بسیار بزرگتر از بخش بیرونی است و نشان می دهد که برای ارتقا عملکرد چرخه بهتر است بر خود اجزاء تمرکز شود. همچنین بخش اجتناب پذیر نابودی اگزرژی کل اندکی بیشتر از بخش اجتناب ناپذیر است که نشان میدهد پیشرفتهای صنعتی موجود به ما این اجازه را میدهد تا عملکرد چرخه را بهبود بخشیم.
برای حالت تک توربین و بدون بازگرمایش نشان داده شد که با افزایش دمای خنک کاری راکتور نسبت فشار بهینه بزرگتر شده و منجر به افزایش بازده قانون اول، دوم، کاهش تخریب اگزرژی کل و کاهش دبی جرمی چرخه ترمودینامیکی می شود
ما در این مطالعه قصد داریم تا به بررسی اگزرژی و بهینه سازی چرخه دی اکسید کربن فرابحرانی داری بازگرمایش مجدد به ازای دمای های مختلف خروجی رآکتورخواهیم پرداخت.
توصیف سیستم
این چرخه برای خنککاری هسته راکتور و در نتیجه تولید توان مورد استفاده قرار گرفته است. در واقع انرژی راکتور منبع اصلی سوخت کل چرخه محسوب می شود. با افزودن بازگرمایش و توربین در نتیجه بازده چرخه افزایش یافته است. با استفاده از دو بازیاب دما بالا و پایین مقدار هدر رفت گرما کمتر شده و در نتیجه باعث افزایش تولید توان می شود قسمتی از جریان اصلی در فشار پائین پس از خنک شدن در پیش سردکن در کمپرسور اصلی متراکم میشود تا به فشار بالا برسد و در بازیاب دما پائین گرم می شود. جریان ثانویه در کمپرسور تراکم مجدد متراکم شده و با جریان اصلی در نقطه 3 ترکیب میشود و از بازیاب دما بالا عبور میکند. توربین ثانویه باعث افزایش کار چرخه و در نتیجه افزایش توان می شود
