عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی اگزرژتیکی و اگزرژواکونومیکی سیکل رانکین ارگانیک خورشیدی
- رشته تحصیلی
- مهندسی انرژیهای جدید پذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71699
- تاریخ دفاع
- ۰۹ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- میلاد عشوری سنجانی
- استاد راهنما
- فاطمه راضی آستارایی, رقیه قاسم پور
- چکیده
- در این تحقیق یک سیکل دو فشاره ارگانیک رانکین با بازیاب توسط یک تانک ذخیره گرمایی با کلکتور خوشیدی سهموی کوپل شده و مورد تحلیل قرار گرفته است. مدل سازی عددی برای آنالیز انرژی و اکسرژی انجام گرفته است. تحلیل اکسرژواکونومیک سیستم به وسیله آنالیز اکسرژی و اقتصادی صورت گرفته است. با مدل سازی سیستم عملکرد آن در طول یک روز کامل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که سیستم قادر است در طول روز با کسر خورشیدی صد در صد کار کند. هم چنین به دلیل وجود تانک ذخیره حرارتی سیستم قادر است هم چنان در تمام شبانه روز و در عدم تابش خورشید توان تولید کند. آنالیز حساسیت روی سیستم نشان می دهد که ده متغیر اصلی سیستم روی عملکرد سیستم که شامل بازدهی اکسرژی و تابع نرخ هزینه تولید سیستم است تاثیر گذارند. از این میان فشار و دمای ورودی به توربین ها بیش ترین تاثیر را بر سیستم دارند. آنالیز اکسرژواکونومیک نشان می دهد کلکتور خورشیدی بیشتر تخیریب اکسرژی و بیشترین میزان Z ?+C ?_D را داراست که به دلیل هزینه ی سرمایه گذاری زیاد آن است. بعد از آن به ترتیب تانک ذخیره و کندانسور، توربین، بازیاب حرارتی و اواپراتورهای سیستم قرار دارند. بنابراین کندانسور سیستم نیز در سیکل رانکین از بالاترین اهمیت قرار دارد که بایستی هزینه ی سرمایه گذاری و تخریب اکسرژی آن تا جای امکان کاهش یابد. با انجام بهینه سازی چند هدفه از طریق الگوریتم ژنتیک و در نظر گرفتن توابع بازدهی اکسرژی و نرخ هزینه تولید با ده متغیر هدف دما و فشار ورودی به توربین های فشار بالا و فشار پایین، پینچ مبدل های کندانسور، بازیاب و اواپراتور به همراه دبی سیال روغن کلکتور و تانک و فشار کندانسور مورد بررسی قرار گرفتند. هم چنین از روش تصمیم گیری تاپسیس برای انتخاب نهایی جواب بهینه از میان مجموعه جواب بهینه ارائه شده توسط الگوریتم استفاده شد. نتایج نشان می دهد سیستم در حالت طراحی قادر به تولید توان با بازدهی اکسرژِی 22.7 درصد و نرخ هزینه تولید اکسرژواکونومیک 2.66 میلیون دلار بر سال می باشد.
- Abstract
- This study presents an exergoeconomic analysis and optimization of an organic Rankine cycle coupled with a solar collector via a thermal storage tank. Numeriacal analysis has been done to perform the energy and exergy analysis. Based on economic and exergetic analysis, the exergoeconomic analysis has been develoloped. The performance of the system is examined during a whole day. Results show that the sysem is capable of generating stable power during the day with solar fraction of 100%. In nights and overcasts, the system can still generate power with the help of storage tank and auxiliary heater. A parametric analysis examines the effect of key parameters on the system performance including exergy efficiency and product cost rate. The effective parameters include turbine inlet pressure and temperature. Exergoeconomic criteria reveals that solar collector has the most value of Z ?+C ?_Dwhich is due to both high exergy destruction and high investment costs of collector. After the collector, the storage tank and condenser followed by turbine, Recuperator and evaporators have the highest amounts. By lowering the pinch of heat exchangers it is possible to lower the exergy destructions. To perform the optimization process, two objective fuctions including exergy efficiency and product cost rate were considered. Ten decision variable including inlet temperature and pressure of the turbines, heat exchanger minimum temperature differences along with the mass flow rate of solar collector and tank and pressure of condenser were chosen according to parametric analysis. Also, with the aid of a reliable decision making technique called TOPSIS method, the optimal point was selected among the pareto frontier of the genetic algorithm. Results show that system can reach the efficiency of 22.7% and product cost rate of 2.66 million dolars per year.
