عنوان پایان‌نامه
طراحی سایت خورشیدی جهت ایجاد نیروگاه ترکیبی خورشیدی- فسیلی با محصول سه گانه توان، گرما و سرما با تحلیل دینامیکی و بهینه سازی اگزرژواکونومیک
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های انرژی - انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1323;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 69919
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- سپهر حیدرعربی
- استاد راهنما
- علیرضا نورپور
- چکیده
- در پژوهش پیشرو، یک سیستم تولید سه گانه خورشیدی با تولید سه محصول توان الکتریکی، سرمایش و گرمایش به ترتیب در یک سیکل رانکین آلی آبشاری (Cascade ORC)، یک سیکل سرمایش جذبی آمونیاک/آب به همراه توربین آمونیاک و یک سیکل بازیافت حرارتی مورد مطالعه و ارزیابی قرار میگیرد. میزان تابش خورشیدی جذب شده در کلکتورهای سهموی خورشیدی (PTCs) و عملکرد آنها توسط مدل سازی پویا (داینامیک) که در نرم افزار MATLAB توسعه داده شده است، در طول روز محاسبه میگردد. سپس از نقطه نظر اگزرژتیک و اگزرژواکونومیک به تحلیل سیستم پرداخته میشود و عملکرد سیستم با تغییر پارامترهای کلیدی مانند دمای جریان ورودی به توربین Turb1، دمای جریان ورودی به توربین Turb2، دمای جریان خروجی از کندانسور Cond1، دمای خروجی جریان گرم مبدل حرارتی ORC Ex و فشار عملیاتی برج تقطیر Gen بررسی میشود. همچنین با هدف بهبود عملکرد سیستم، به بهینه سازی چند هدفه سیستم با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک (GA) پرداخته میشود. به عنوان بخشی از نتایج بدست آمده، بازده های انرژی و اگزرژی سیستم به ترتیب حدود 49/3% و 10/4% (بطور متوسط) تعیین میشوند. بعلاوه، نرخ هزینه های سرمایه گذاری، نرخ هزینه های تخریب اگزرژی و فاکتور اگزرژواکونومیک کل برای سیستم به ترتیب 37/98 دلاربرساعت، 122/25 دلاربرساعت و 23/7% محاسبه میگردند.
- Abstract
- In this research, a solar driven trigeneration cycle is investigated to produce electric power, refrigeration power and domestic hot water in a cascade organic Rankine cycle (ORC), absorption refrigerating accompanied by an ammonia turbine and a heat recovery cycle respectively. A dynamic modeling is conducted to evaluate the amount of solar radiation absorbed by the parabolic trough collectors (PTCs), their optical efficiency and operating fluid properties during the day using the code developed in MATLAB software. Exergy and exergoeconomic analyses are then performed. A parametric study is also carried out to investigate the effects of such significant parameters as degree of superheat at the ORC turbines inlet, temperature of ORC condenser, operating pressure of the refrigerating cycle and operating fluid temperature of the Main Cycle on the energy and exergy efficiencies and the exergoeconomic performance of the system. Finally multi objective optimizations from the viewpoints of exergy and exergoeconomics are reported by using genetic algorithm. As a result, ORC Heat Exchanger (ORC Ex) and Heat Recovery Heat Exchanger (HR Ex) are the major sources of the exergy destruction respectively, destroying approximately 55.5% of total exergy fed to the system. On the other hand, ORC Ex, Cooling Tower2 (C.T2), Absorber (Abs) and Reflux Condenser (Ref Cond) exhibit the worst exergoeconomic performance. Moreover, the mean energy and exergy efficiencies are calculated to be approximately 49.3% and 10.4% respectively during the day. For the overall system, the capital cost rate, the exergy destruction cost rate and the exergoeconomic factor are determined to be 37.98 $/hr, 122.25 $/hr and 23.7%, respectively.
