مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل اگزرژی چرخه‌ی ترکیبی پیشنهادی دی‌اکسید کربن فوق بحرانی و رانکین آلی از منبع زمین گرمایی سبلان

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی ارومیه
2 دانشگاه ارومیه
چکیده
استفاده از انرژی‌های نو از جمله انرژی زمین گرمایی به سرعت در جهان در حال گسترش می‌باشد، منطقه سبلان در ایران پتانسیل بسیار خوبی برای تولید توان از منابع انرژی زمین گرمایی را دارا می‌باشد. در این مقاله یک چرخه‌ی ترکیبی تولید توان جدید (چرخه ترکیبی تبخیر آنی با چرخه دی‌اکسید کربن فوق بحرانی و رانکین آلی) با توجه به دو چاه با دما و فشار متفاوت برای منابع زمین گرمایی سبلان پیشنهاد شده است. برای چرخه رانکین آلی چهار سیال عامل مناسب در نظر گرفته شده و سپس چرخه ترکیبی پیشنهادی مورد تحلیل انرژی و اگزرژی قرار می‌گیرد. در این مطالعه برای مبدل‌های چرخه‌ی دی‌اکسید کربن یک روش برای پیدا کردن محل نقطه تنگش پیشنهاد شده و در انتها چرخه پیشنهادی نسبت به فشار جداسازها، دمای اواپراتور دوم و نسبت فشار چرخه دی‌اکسید‌کربن مورد بهینهسازی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که سیال ان-‌بوتان مناسبترین سیال برای چرخه رانکین می‌باشد، که در حالت بهینه برای چرخه پیشنهادی توان خالص 19934 کیلووات، بازده انرژی %17.05 و بازده اگزرژی %65.38 محاسبه شده است. طبق نتایج تحلیل اگزرژی توربین فشار پایین زمین گرمایی دارای بیشترین تخریب اگزرژی می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد که برای چرخه‌ی پیشنهادی در این مقاله توان خالص تولیدی %15.29، بازده حرارتی %17.06 و بازده اگزرژی %18.35 نسبت به مطالعات قبلی بهبود یافته اند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Exergy analysis of a new proposal combined cycle from Sabalan geothermal source

نویسندگان English

mehran abdolalipouradl 1
Shahram Khalilarya 2
samad jafarmadar 1
1 urmia uni
2 professor at mechanical engineering college of Urmia university
چکیده English

The use of new energies, including geothermal energy, is rapidly devoloping in the world. In Iran, the Sabalan area has a great potential for generating energy from geothermal energy sources. In this paper, a new power generation combined cycle (flash combined cycle with supercritical carbon dioxide and organic Rankine cycle) is proposed with respect to two wells with different temperatures and pressures for Sabalan geothermal sources. For the organic Rankine cycle, four fluids are considered appropriately and then proposed combination cycle is investigated by energy and exergy analysis. In this study, a new method proposed for the determination of Pinch point for carbon dioxide heat exchangers. In the end the proposed cycle has been optimized relative to seprators pressure, the second evaporator temperature and the carbon dioxide cycle pressure ratio. The results show that the n-butane agent has been selected as the most suitable fluid for the Rankine cycle. For the optimal condition, the net power of the proposed cycle is 19934 kW, the cycle efficiency will be 17.05% and the exergy efficiency will be65.38 %.The results of exergy analysis show that the low pressure turbine in geothermal have the highest value of exergy destruction. The results show that net power output, energy and exergy efficiencies of the proposed cycle in this paper is 15.29 %, 17.06% and 18.35% higher than the corresponding values obtained for the previously proposed system.

کلیدواژه‌ها English

Exergy analysis
Sabalan Geothermal Power Plant
Organic Rankine Cycle
Supercritical Carbon Dioxide Cycle
[1] M. Aneke, B. Agnew, C. Underwood, Performance analysis of the Chena binary geothermal power plant, Applied Thermal Engineering, Vol. 32, pp. 1825–32, 2011.
[2] C. R. Chamorro, M. E. Mondejar, R. Ramos, Segovia, M. C. Martin, M. A. Villamanan, World geothermal power production status: energy, environmental and economic study of high enthalpy technologies, Energy, Vol. 42, pp. 8-10, 2012.
[3] M. Yari, Exergetic analysis of various types of geothermal power plants, Renewable Energy, Vol. 35, pp. 112-121, 2010.
[4] G. Shu, J. Zhao, H .Tian, X. Liang, H. Wei, Parametric and exergetic analysis of waste heat recovery system based on thermoelectric generator and organic rankine cycle utilizing R123, Energy, Vol 45, pp. 806-16, 2012.
[5] M. Yari, Performance analysis of the different organic rankine cycles (ORCs) using dry fluids, International Journal of Exergy, Vol. 6, No. 3, pp. 323-42, 2009.
[6] V. Zare, A comparative exergoeconomic analysis of different ORC configurations for binary geothermal power plants, Energy Conversion and Management, Vol. 105, pp. 127-138, 2015.
[7] N. Shokati, F. Ranjbar, M. Yari, Comparative and parametric study of double flash and single flash/ORC combined cycles based on exergoeconomic criteria, Applied Thermal Engineering, Vol. 91, pp. 479-495, 2015.
[8] N. Shokati, F. Ranjbar, M. Yari, Exergoeconomic analysis and optimization of basic, dual-pressure and dual-fluid ORCs, Renewable Energy, Vol. 83, pp. 527-542, 2015.
[9] M. Yari, A. S. Mehr, V. Zare, S. M. S. Mahmoudi, M. A. Rosen, Exergoeconomic comparison of TLC (trilateral Rankine cycle), ORC (organic Rankine cycle) and Kalina cycle using a low grade heat source, Energy, Vol. 83, pp. 712-722, 2015.
[10] A. Coskun, A. Bolatturk, Thermodynamic and economic analysis and optimization of power cycles for a medium temperature geothermal resource, Energy Conversion and Management, Vol. 78, pp. 39-49, 2014.
[11] Y. M. Yuksel, M. Ozturk, I. Dincer, Thermodynamic analysis and assessment of a novel integrated geothermal energy-based system for hydrogen production and, International Journal of Hydrogen Energy, In Press.
[12] Y. Min-Hsiung, Y. Rong-Hua, Economic performances optimization of the transcritical rankine cycle systems in geothermal applications, Energy conversion and management, Vol. 95, pp. 20-31, 2015.
[13] S. Lecompte, S. Lemmens, Thermoeconomic comparison of advanced organic rankine cycles, Energy Procedia, Vol. 61, pp. 71-74, 2014.
[14] Y. Zhao, J. Wang, L. Cao, Y. Wang, Comprehensive analysis and parametric optimization of a CCP (Combined cooling and power) system driven by geothermal source, Energy, Vol. 97, pp. 470-487, 2016.
[15] S. Jalilinasrabady, I. Ryuichi, Flash cycle optimization of Sabalan geothermal power plant employing exergy concept, Geothermics, Vol. 43, pp. 75-82, 2012.
[16] M. Ameri, S. Amanpoor, Energy and exergy analysis and optimization of a double flash power plant for meshkin shahr region, World Renewable Energy Congress, Linkoping, Sweden, May 8-13, 2011