مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی (4E) یک چرخه‌ی رانکین آلی خورشیدی با تولید همزمان توان و گرما

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی
2 استاد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی و دانشگاه تبریز
3 استاد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی
چکیده
در این پژوهش با رویکردی همه جانبه، تحلیل انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی (4E) یک چرخه رانکین آلی با هدف تولید همزمان توان و گرما با منبع انرژی خورشیدی انجام‌شده‌است. به منظور بررسی جامع بخشهای مختلف سیستم طراحی شده در کنار یکدیگر، پس از مدلسازی و طراحی ترمودینامیکی چرخه رانکین آلی، به کارگیری کلکلتورهای خورشیدی تخت و سهموی و همچنین بویلر گازسوز به عنوان تجهیزات تامین کننده انرژی در حالت‌های مختلف مستقل و یا ترکیبی و همچنین در دو حالت جریان منبع گرمایی باز و یا بسته، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با این هدف که در حالت جریان منبع گرمایی باز، از جریان خروجی با دمای oC 80 برای تامین گرمای مورد نیاز در بخش‌های مختلف استفاده شود؛ هر چند که در حالت جریان بسته مقدار انرژی اولیه‌ی مورد نیاز کمتر خواهد بود. همچنین استفاده از پنل‌های فتوولتاییک، جهت تامین انرژی مورد نیاز سیستم پمپاژ چرخه مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات نشان می‌دهد که برای مقیاس مورد مطالعه در ایران، هزینه توان تولیدی از کمترین به بیشترین به ترتیب مربوط به استفاده از بویلر گازسوز، کلکتور خورشیدی سهموی، پنل‌های فتوولتاییک و کلکتورهای خورشیدی تخت می‌باشد. همچنین با استفاده بهینه از منابع انرژی در حالت تولید همزمان توان و گرما (جریان باز) نسبت به حالت تولید توان (جریان بسته)، از دیدگاه انرژی 8.61% و از دیدگاه اگزرژی 8.11%، افزایش بهره-وری حاصل می‌شود؛ هر چند که حالت جریان منبع حرارتی باز نسبت به حالت جریان بسته نیازمند هزینه‌ی سرمایه گذاری بالاتری می باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Energy, exergy, economic, environmental (4E) analyses of a solar organic Rankine cycle to produce combined heat and power

نویسندگان English

Leyli Ariyanfar 1
Morteza Yari 2
Ebrahim Abdi Aghdam 3
1 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده English

In this paper with a comprehensive approach, energy, exergy, economic and environmental (4E) analyses of an organic Rankine cycle (ORC) have been performed to produce combined heat and power (CHP) based on solar energy. In order to a plenary survey, after thermodynamic modeling of the ORC, study of flat plate and parabolic through solar collectors (FPC and PTC) and gas-fired boiler as the energy supplier equipments in the independent or combination models; as well as in the open or circulated state of the heat source flow have done. In the open heat source flow state, the outlet flow of heat source at 80 ° C temperature is used in order to provide required heat in different sectors; however, in the circulated flow state, the amount of required primary energy is less than the open heat source flow state. Also, the use of photovoltaic panels to provide the pumping power of cycle is studied. The calculations show that the cost of produced power for this study schale in Iran, from lowest to highest are related to the use of gas-fired boiler, parabolic trough solar collector, photovoltaic panels and flat plate solar collectors respectively. Also, because of the efficient use of energy resources in the combined heat and power generation (open heat source flow) compared to power generation (circulated heat source flow), the energy and exergy efficiencies are increased 8.61% and 8.11% respectively; although the open heat source flow system compared to circulated flow system need to higher investment cost.

کلیدواژه‌ها English

Organic Rankine Cycle
Solar Energy
Cogeneration of heat and power
Environmental
Economic