مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر دبی سیال‌های عامل در سیکل ترکیبی توربین گازی – رانکین – تبرید تراکمی بر راندمان حرارتی آن

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
مجتمع آموزش عالی فنی و مهندسی اسفراین
چکیده
در این پژوهش یک سیکل ترکیبی که شامل سیکل برایتون، رانکین و تبرید تراکمی است، به منظور تولید قدرت و سرمایش ارزیابی ترمودینامیکی می‌شود. سیکل ترکیبی در نرم افزار EES شبیه‌سازی شده و با استفاده از قانون اول ترمودینامیک، راندمان حرارتی آن محاسبه می‌شود. با استفاده از سه مبدل حرارتی با راندمان حرارتی 90 درصد، حرارت خروجی از سیکل تبرید تراکمی برای پیش گرمایش و گرمای اتلافی سیکل برایتون برای تولید بخار در سیکل رانکین بکار گرفته می‌شود. در سیکل برایتون از هوا و در سیکل رانکین از آب و در سیکل تبرید از مبرد R134a بعنوان سیال عامل استفاده می‌شود. دبی جرمی‌های 5، 10 و 20 کیلوگرم بر ثانیه به ترتیب برای بخار آب، مبرد R134a و هوا در نظر گرفته می‌شود. تاثیر دبی سیال عامل‌ها بر راندمان حرارتی سیکل ترکیبی بررسی می‌شود. با تحلیل انرژی راندمان حرارتی سیکل برایتون 29/49 درصد، سیکل رانکین 68/27 درصد، ضریب عملکرد سیکل تبرید 38/4 و راندمان حرارتی سیکل ترکیبی 84/48 درصد شد. همچنین نتایج نشان می‌دهد با افزایش دبی هوا، راندمان حرارتی سیکل ترکیبی افزایش می‌یابد اما با افزایش دبی مبرد R134a و بخار آب، مقدار راندمان سیکل ترکیبی کاهش می‌یابد
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigating the Effect of Working Fluid Flow Rate in a Combined Gas Turbine-Rankin-Compression Refrigeration Cycle on its Thermal Efficiency

چکیده English

In this study, a combined cycle consisting of Brayton, Rankine and compression refrigeration cycles is thermodynamically evaluated for power generation and cooling. The combined cycle is simulated in EES software and its thermal efficiency is calculated using the first law of thermodynamics. Using three heat exchangers with a thermal efficiency of 90%, the heat output from the compression refrigeration cycle is used for preheating and the waste heat of the Brayton cycle is used to produce steam in the Rankine cycle. Air, water, and R134a are the working fluids in the Brayton, Rankine, and refrigeration cycles. Mass flow rates of 5, 10 and 20 kg/s are considered for water, R134a refrigerant and air, respectively. The effect of the working fluid rate on the thermal efficiency of the combined cycle is investigated. By energy analysis, the thermal efficiency of the Brayton cycle was 49.29%, the Rankine cycle was 27.68%, the coefficient of performance of the refrigeration cycle was 4.38%, and the thermal efficiency of the combined cycle was 48.84%. The results show that with increasing air flow rate, the thermal efficiency of the combined cycle increases, but with increasing R134a refrigerant flow rate and water vapor, the combined cycle efficiency decreases