مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارزیابی سیکل ترکیبی برگشت‌ناپذیر بر اساس معیار توان بیشینه در ترمودینامیک زمان محدود

نویسندگان
1 دانشگاه سیستان و بلوچستان
2 ریاست دانشکده مهندسی
چکیده
یکی از مهم‌ترین دستاوردهای کارنو ایجاد یک محدودیت برای موتورهای حرارتی بوده است، این محدودیت، معیاری برای سنجش و مقایسه عملکرد موتورهای حرارتی است. ترمودینامیک کلاسیک به‌صورت جامع به فرایندهای برگشت‌پذیر و تعادلی می‌پردازد، اما اثرات پدیده‌های انتقال را نادیده می‌گیرد، درحالی‌که فرایندهای واقعی برگشت‌ناپذیر و دارای محدودیت‌های زمان و اندازه هستند، نکته دیگر این است که همه‌ی فرایندهای واقعی، برگشت‌ناپذیر هستند. از سوی دیگر ارتباط بسیار نزدیک ترمودینامیک، مکانیک سیالات و انتقال حرارت باعث شده است، ترمودینامیک از تحلیل تئوری به سمت تحلیل جامع و حقیقی حرکت کند. در این مطالعه به تحلیل سیکل ترکیبی برگشت‌ناپذیر در ترمودینامیک زمان محدود پرداخته‌ شده است. سیکل ترکیبی مورد مطالعه از دو سیکل برگشت‌پذیر داخلی و سه منبع حرارتی تشکیل‌شده است. برگشت‌ناپذیری در مرزهای سیستم، بین زیرسیستم‌ها، منابع و چاه حرارتی اتفاق افتاده است. با حل معادلات جبری توان کل بی‌بعد و بازده بر حسب متغیرهای بی‌بعد بدست ‌آمده است، برای حل معادلات جبری از کد نویسی نرم‌افزار متلب استفاده ‌شده است. درنهایت بازده حرارتی و توان کل بی‌بعد به صورت تابعی از دمای منابع حرارتی، دمای سیال عامل و هدایت‌ حرارتی بدست ‌آمده است. همچنین اثرات هر یک از متغیرهای بی‌بعد تعریف‌شده نسبت به توان کل بی‌بعد و بازده مورد بررسی قرارگرفته است. در این پژوهش از مطالعه پارامتری به‌ عنوان معیاری برای بهبود سیکل ترکیبی برگشت‌ناپذیر در ترمودینامیک زمان محدود استفاده‌شده است. علاوه بر این، نتایج بهینه سازی نشان داده است که بیشینه توان کل بی‌بعد و بازده حرارتی مرتبط به آن به ترتیب برابر با 0.086102 و %47.81 است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation combined cycle irreversible on the criteria of maximum power in finite time thermodynamics

نویسندگان English

Amir Ghasemkhani 1
Said Farahat 2
Mohammad Mahdi Naserian 1
1 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Sistan and Bluchestan, Zahedan, Iran
چکیده English

One of the most important achievements of the Carnot was creating a limit for heat engines; this limitation is a criterion for measuring and comparing the performance of heat engines. Classical thermodynamics studies completely the equilibrium and reversible processes but transfer phenomena effects have been ignored, while in the real irreversible process, there are finite time processes and finite size systems. On the other hand, the close relationship between thermodynamics, fluid mechanic and heat transfer has caused thermodynamics to move from theoretical analysis toward a comprehensive and real analysis. Another point is that all the practical processes are irreversible. This study analyzed the irreversible combined cycle in finite time thermodynamics. The combined cycle studied consists two endoreversible cycles and three thermal sources. The irreversibility has occurred between the subsystems and the thermal sources and sink on the system boundaries. By solving algebraic equations, obtained dimensionless total power and efficiency were calculated based on dimensionless variables. The MATLAB programming code is used to solve algebraic equations. Finally, it is obtained that the thermal efficiency and dimensionless total power functions of the heat sources temperature, working fluid temperature and thermal conductance. Also, the effects of each dimensionless variable were investigated to the proportion of dimensionless total power and efficiency. In this study, the parameter study has been used for improving the irreversible combined cycle in the finite time thermodynamics. In addition, Optimization results have shown that the maximum dimensionless total power and thermal efficiency associated with it are 0.086102 and 47.81%, respectively.

کلیدواژه‌ها English

combined cycle irreversible
finite time thermodynamics
the criteria of maximum power