مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل عملکرد یک سیستم تولید همزمان برق، حرارت و سرما برپایه‌ی پیل سوختی پلیمری تحت شرایط کاری مختلف

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه صنعتی شاهرود
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
در این مقاله یک سیستم تولید همزمان برق، حرارت و سرما برای استفاده از گرمای اتلافی پیل سوختی پلیمری پیشنهاد شده است، سیستم حاضر می‌تواند دارای کاربردهای ساختمانی باشد. این سیستم شامل پیل سوختی پلیمری؛ تانک ذخیره حرارتی؛ چیلر جذبی؛ تانک هیدروژن؛ کمپرسور هوا و پمپ می‌باشد، حرارت تولیدی در پیل سوختی توسط یک سیال عامل جذب شده است و قسمتی از این حرارت به ژنراتور چیلر جذبی برای تامین سرمایش و قسمت دیگر آن به تانک ذخیره حرارتی برای تامین گرمایش ساختمان داده شده است. مدل‌سازی این سیستم از چهار دیدگاه انرژی؛ اگزرژی؛ صرفه‌جویی سوخت و آلایندگی انجام شده است. پیل سوختی این سیستم تولید همزمان دارای توان الکتریکی 38.63 کیلووات و توان حرارتی 39.17 کیلووات است. راندمان پیل سوختی به تنهایی 37.21% محاسبه شده است، در حالیکه وقتی از تانک ذخیره حرارتی و چیلر جذبی برای بهره بردن از حرارت اتلافی پیل استفاده شود، راندمان انرژی به 68% می‌رسد. بیشترین بازگشت ناپذیری در پیل سوختی پلیمری رخ می‌دهد و بازگشت ناپذیری پیل 47.21 کیلووات است و بازگشت ناپذیری تولیدی در چیلر جذبی نیز 5.94 کیلووات محاسبه شده است. از لحاظ درصد کاهش مصرف سوخت و آلایندگی در مقایسه با سیتم‌های سنتی تامین انرژی ساختمان‌ها به ترتیب درصد کاهش مصرف سوخت 34% و درصد کاهش آلایندگی 25% بدست آمده است. همچنین محاسبات نشان داد که با افزایش فشار کاری پیل سوختی راندمان‌های انرژی و اگزرژی افزایش یافته است اما با افزایش فشار بالای چیلر جذبی و فشار کاری پیل ضریب عملکرد چیلر جذبی کاهش یافته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Performance analysis of a combined cooling, heating and power system driven by PEM fuel cell at different conditions

نویسندگان English

Mahmoud Chahartaghi 1
Behrad Alizadeh Kharkeshi 2
1 Assistant Professor
چکیده English

In this paper a combined cooling heating and power system for using heat losses in PEM fuel cell has been proposed, present system can use for residential application. This system consists of PEM fuel cell, Heat storage tank, absorption chiller, hydrogen tank, air compressor and pump. Heat generated in fuel cell has been absorbed by a working fluid and a part of heat has been given to absorption chiller and another part has been given to heat storage tank. Modeling of this system has been done from four energy, exergy, FESR and CDER perspective. Fuel cell of this CCHP system generates 38.63 kW electrical power and 39.17 kW heat power. Energy efficiency of fuel cell singly is 37.21% but when heat storage tank and absorption chiller has been used for recovering waste heat, energy efficiency reaches to 68%. Maximum irreversibility loss occurs in fuel cell which is calculated 47.21 kW and absorption chiller irreversibility has been calculated 5.94 kW. From viewpoint of FESR and CDER in comparison with conventional systems, FESR and CDER are 34% and 25% respectively. Also analyzes had been showed that with increasing fuel cell operating pressure energy and exergy efficiency increased and by increasing high pressure of chiller COP decreased

کلیدواژه‌ها English

CCHP
PEM fuel cell
Absorption chiller
Efficiency
FESR