بخشی از مقاله
چکیده
بازده پایین سیکل آلی رانکین - ORC - با منبع حرارتی درجه پایین - LGHS - استفاده از آن را در صنعت محدود کرده است. به منظور افزایش توان خالص خروجی و بازده آن، سیکل ORC جدیدی بهمراه ایجکتور - EORC - و همچنین بهمراه ایجکتور و ریژنراتور - ERORC - پیشنهاد شده است.
در EORC ، یک ایجکتور و یک اواپراتور دو مرحله ای به سیکل ORC افزوده شده است، بخار از اواپراتور مرحله دوم به عنوان سیال اولیه به ایجکتور وارد می شود و با توجه به شکل خاص ایجکتور، در خروج از آن باعث افزایش توان و بازده سیکل خواهد شد.
در سیکل ERORC یک ریژنراتور نیز به همراه ایجکتور و اواپراتور دومرحله ای به سیکل ORC افزوده می شود، که بخار توربین قبل از وارد شدن به ایجکتور وارد ریژنراتور شده و به کمک آن مقداری از گرمای مورد نیاز اواپراتور مرحله اول تأمین می شود. که به دلیل وجود ایجکتور و ریژنراتور بازده سیکل و توان تولیدی توربین افزایش می یابد. در این تحقیق برای ارزیابی ترمودینامیکی کدی در نرم افزار EES تهیه شده است، که پس از مدلسازی ترمودینامیکی افزایش بازده سیکل های EORC و ERORC به ترتیب %72و%77 بازده سیکل ORC ساده می باشند.
-1مقدمه
پژوهش درباره سیکل های ORC به طور عمده به انتخاب سیال های عامل، ارزیابی ترمودینامیکی و بهینه سازی سیکل تمرکز یافته است. توان خروجی و بازده سیکل به طور عمده به سیال عامل بستگی دارد
Gang Pei و همکاران اجزا و سیستم های سیکل ORC را در مقیاس آزمایشگاهی بهینه نمودند
W و همکاران با به کار بردن سیال های عامل مختلف، نشان دادند که توان خروجی و بازده سیکل با تغییر سیال عامل تغییر خواهد کرد
Schuster A و همکاران سیکل فوق بحرانی ORC را به جای سیکل ORC ساده پیشنهاد کردند، که نتیجه کار کاهش اتلافات حرارتی سیکل بود
Guo T و همکاران ارزیابی ترمودینامیکی سیکل ORC را برای پیدا کردن میانگین اتلافات انرژی در دماهای مختلف منبع زمین گرمایی انجام دادند
Keenan JH و Elrod HG مطالعات جامعی روی ایجکتور انجام داده و فرآیند اختلاط را در ایجکتور به عنوان یک فرآیند آیزنتروپیک شناختند. ارائه یک نظریه بنیادی یک بعدی نتیجه ارزیابی تئوری و مطالعه تجربی اولیه بود
Elrod HG و همکاران - 1945 - برای بررسی جزئیات بیشتر و استفاده بهتر از ایجکتور یک مدل ریاضی توسط Aly Narmine پیشنهاد شد
Yaling He و همکاران سیکل RORC را پیشنهاد کردند، که از یک ایجکتور بخار برای افزایش بازده سیکل ORCپیشنهاد شده بود
Xinguo Li و همکاران پیشنهاد استفاده از ایجکتور و تغذیه جداگانه آن را دادند، که باعث افزایش بازده و توان تولیدی سیکل شد
در این تحقیق برای افزایش بازده وتوان خروجی سیکل ORC ساده، استفاده از بازیاب حرارتی برای کاهش اتلافات حرارتی و همچنین ایجکتور برای تعدیل فشار پیشنهاد شده است. که به ترتیب به بررسی دو سیکل جدید EORC بهینه، سیکل ORCبهمراه ایجکتور و اواپراتور دو مرحله ای، و سیکل ERORC، سیکل ORC بهمراه ریژنراتور، ایجکتور و اواپراتور دو مرحله ای، پرداخته و آنها را با سیکل ORC مقایسه خواهیم کرد.
-2 توضیح سیستم
-1-2 سیکل ساده ORC
در شکل -1 - الف - شماتیک سیکل ساده ORC و همچنین در شکل - -1 ب - دیاگرام T-S این سیکل نشان داده شده است. سیکل ساده ORC در واقع همان سیکل رانکین می باشد که به جای بویلر، اواپراتور جایگزین آن شده است، این سیکل به طور عمده شامل توربین، کندانسور، اواپراتور و پمپ می باشد.
به جهت اینکه سیال های عاملمورد استفاده در این سیکل عموماً دارای دمای جوش پایینی می باشند، لذا با استفاده از یک منبع حرارتی دما پایین - low grade heat source - می توان بخار لازم جهت مصر توربین را در اواپراتور تولید کرد، که منبع حرارتی آن می تواند خورشید، بیوگاز، زمین گرمایی و ... باشد. همچنین سیال عامل مورد استفاده برای LGHS آب است.
به جهت پایین بودن راندمان سیکل ساده ORC لازم است تا تغییراتی برروی ساختار آن صورت گیرد. با رویکرد به این مسئله در این تحقیق دو آرایش جدید برای سیکل ORC پیشنهاد شده است که به ترتیب بررسی و آنالیز می شوند.
