---

مولدهای بخار به عنوان رابط میان مدار اول و دوم نیروگاه‌های هسته‌ای آبی تحت فشار در تولید بخار لازم برای حرکت توربین و در نتیجه تولید برق از اهمیت بسزایی برخوردار می‌باشند. تحلیل ترموهیدرولیک با هدف ایجاد مدلی مناسب در پیش‌بینی پراکندگی بخار در فضای مولد بخار می‌تواند طراحی و بررسی این جزء مهم از نیروگاه را تحت تاثیر قرار دهد. در این گونه مدلسازی‌های ترموهیدرولیکی، شبیه‌سازی و آنالیز جریان دوفازی عبوری از دسته لوله‌ها در طراحی و آنالیزهای ایمنی از اهمیت بالایی در طراحی مولدهای بخار برخوردار است. پیچیدگی بالا در هندسه مولد بخار در کنار تعداد زیاد لوله ها بر دشواری هر چه بیشتر تحلیل‌های عددی می‌افزاید. در شبیه سازی حاضر بکمک دینامیک سیالات محاسباتی دسته لوله‌ها به عنوان جسم متخلخل مدل شده است و در تحلیل معادلات حاکم بر جسم متخلخل از معادلات مرتبط به نیروی درگ و نیروی مقاوم ناشی از دیواره‌ی دسته لوله‌های مولد بخار بکمک معادلات تجربی موجود در پژوهش های مشابه بهره گرفته شده است. در تحلیل حاضر انتقال حرارت از مدار اول به مدار دوم به صورت سه بعدی و با استفاده از چشمه‌ی انرژی در مولد بخار در نظر گرفته شده است. در کنار صحت سنجی مطالعه‌ی میدان جریان بکمک تئوری جسم متخلخل، کاهش دامنه محاسباتی با اعمال شرایط مرزی مناسب مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده گردید که کسر حجمی بخار بدست آمده با در نظر گرفتن شرایط مرزی خروجی مناسب در مقایسه با فعالیت‌های عددی مشابه تطبیق مناسبی را نسبت به نتایج تجربی ارائه می‌نماید.

---

طراحی بهینه و بهبود عملکرد مولدهای بخار بازیاب حرارتی تأثیر قابل توجهی بر بازدهی حرارتی نیروگاه های سیکل ترکیبی دارند. بنابراین، مولد بخار بازیاب حرارتی باید به گونه ای طراحی شود که میزان بازیابی حرارتی را بیشینه نموده و عملکرد کل نیروگاه را بهبود بخشد. در این مقاله، یک روش طراحی و بهینه سازی مولد بخار بازیاب حرارتی با سه سطح فشار پیشنهاد شده است. در این مدل، بهینه سازیِ همزمانِ پارامترهای عملکردی و هندسی جهت طراحی مولد بخار بازیاب حرارتی بوسیله تئوری ساختاری ارائه گردیده و حداقل سازی تولید انتروپی کل سیستم به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است. همچنین، پارامترهای بهینه در مولد بخار بازیاب حرارتی با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک با قید غیرخطی حجم ثابت بدست آمده اند. حجم بهینه کل با تبدیل اتلاف اگزرژی به هزینه تولید انتروپی و همچنین درنظر گرفتن هزینه سرمایه گذاری و اثرمتقابل بین آن ها بدست می آید. علاوه بر این، نسبت ابعاد هر یک از بخش ها، سطح انتقال حرارت برای هریک از اجزای مولد بخار بازیاب حرارتی و خواص ترمودینامیکی پارامترهای اصلی از ساختار جریان هستند که توسط طراحی ساختاری بدست می آیند. علاوه بر این، تأثیر تغییر در دما و دبی گاز بر حجم بهینه و همچنین بر میزان توان و بخار تولیدی نیز بررسی شده است.

---

در این تحقیق، یک چرخه جدید تولید همزمان توان، سرمایش و گرمایش متشکل از پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز، مولد بخار بازیافت حرارت، چرخه تبرید جذبی گکس و مبادله‌کن گرمای بازیافت حرارت از دیدگاه ترمودینامیکی و اقتصادی مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل‌سازی این چرخه از طریق حل همزمان معادلات الکتروشیمیایی و ترمودینامیکی اجزاء و روابط اگزرژی – اقتصادی صورت گرفته است. نتایج بدست آمده بیانگر آن است که اگزرژی کل چرخه ترکیبی پیشنهادی ۱۴,۹% بیشتر و نرخ بازگشت‌ناپذیری این چرخه ۱۰.۶% کمتر از چرخه ترکیبی پیل سوختی- توربین گازی – چرخه گکس، در شرایط مشابه می‌باشد. همچنین، پیل سوختی و پس‌سوز بدلیل بازگشت ناپذیری‌ها، بیشترین نرخ تخریب اگزرژی را در بین اجزاء دارند. با توجه به نتایج اگزرژی اقتصادی، به ازای شرایط مشخص، مجموع هزینه واحد اگزرژی محصولات، ضریب اگزرژواکونومیکی، نرخ هزینه خرید کل تجهیزات چرخه و نرخ هزینه تخریب اگزرژی کل سیستم به ترتیب ۳۳۱.۱ دلار بر گیگا ژول، ۲۹.۳%، ۱۰.۴۷ دلار بر ساعت و ۲۵.۳۲ دلار بر ساعت بدست آمد. مطالعات پارامتری نشان داد که افزایش چگالی جریان موجب افزایش توان خالص خروجی، ظرفیت گرمایی مولد بخار بازیافت حرارت، برودت تولیدی، ظرفیت گرمایی مبادله‌کن بازیافت حرارت و بازگشت‌ناپذیری کل چرخه می‌گردد. همچنین با افزایش چگالی جریان، بازده اگزرژی و مجموع هزینه واحد اگزرژی محصولات کاهش پیدا می‌کنند.