شماره ركورد
25594
شماره راهنما
MEC2 298
عنوان
تحليل انرژي، اگزرژي- اقتصادي - زيست محيطي سيكل رانكين آلي داراي كلكتورهاي متمركزكننده ي خورشيدي فتوولتائيك/ حرارتي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك - تبديل انرژي
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404/10/29
صفحه شمار
75 ص .
استاد راهنما
احسان بني اسدي
كليدواژه فارسي
كلكتور فتوولتائيك متمركز حرارتي , بويلر بازيافت حرارت , ذخيره¬ساز حرارتي , سيكل رانكين الي , تحليل انرژي- اگزرژي
چكيده فارسي
انرژي نقش مهمي در اقتصاد و پيشرفت صنعت كشورها دارد. ميزان مصرف انرژي سالانه در ايران و جهان از نظر اقتصادي و زيست¬محيطي پر هزينه است؛ از همين¬رو، بازيابي حرارت اتلافي در بخش¬هاي مختلف صنعت كه اتلاف انرژي دارند و همچنين استفاده از انرژي¬هاي قابل دسترس در طبيعت نظير انرژي آبي، بادي و خورشيدي مي¬تواند اثر مطلوبي بر اقتصاد بگذارد. در اين پژوهش، هدف اصلي شناخت ظرفيت¬هاي اتلاف حرارتي و بازيابي و استفاده از آن است. در راستاي اين هدف، تركيب متشكل از دو سيستم رانكين آلي و فتوولتائيك متمركز حرارتي كه از دو حوزه تلفات حرارتي بهره¬مند مي¬شوند و همچنين پتانسيل¬هاي بهبود كارايي سيكل از نقطه نظر انرژي، اگزرژي، اگزرژي اقتصادي و اگزرژي زيست¬محيطي به¬وسيله نرم¬افزار EES مدلسازي و مورد بررسي قرار گرفته است.
در اين پژوهش، از بيفنيل به¬عنوان سيال كاري در سيكل رانكين آلي و همچنين از نمك مذاب جهت ذخيره¬سازي حرارت در مخزن ذخيره¬ساز حرارتي استفاده شده است. پارامترهاي مورد نياز خورشيدي شامل تابش¬هاش خورشيدي از هواشناسي دريافت شده است.
نتايج انرژي، اگزرژي، اگزرژي اقتصادي و اگزرژي زيست¬محيطي و تحليل پارامتريك در بخش نتايج ارائه گرديده است. نتايج در بخش انرژي نشان ميدهد كه با افزايش انرژي جذبي، توان الكتريكي از بازه¬ي 200 تا 2600 كيلووات ساعت در روز و حرارت خروجي از 1200 تا 11600 كيلووات ساعت در روز به –صورت خطي افزايش مي¬يابد و سامانهي پيشنهادي قادر است با بهرهگيري از منابع حرارتي تجديدپذير و اتلافي، يك توليد برق پايدار فراهم كند. در عين حال، سهم حرارت مفيد توليدي نسبت به تلفات حرارتي در اكثر روزهاي سال بيشتر بوده كه نشاندهندهي كارايي مناسب بخش حرارتي سيستم فتوولتائيك متمركز حرارتي است. تحليل اگزرژي نشان داد كه بيشترين سهم برگشت¬ناپذيري بين اجزا در روزي با بيشترين تابش خورشيدي در سال مربوط به توربين در حدود 8200 كيلووات ساعت در روز است. همچنين كندانسور با 84 درصد بالاترين راندمان اگزرژي را دارد. از ديدگاه اقتصادي، نتايج اگزرژي اقتصادي پروژه نشان داد كه كلكتور فتوولتائيك متمركز حرارتي به علت هزينه سرمايه¬گذاري و اگزرژي حرارتي ورودي بيشتر نسب به ساير اجزا با 22 دلار در روز بالاترين بيشترين هزينه¬ي بازگشت¬ناپذيري را داشته و كندانسور بيشترين سهم هزينه واحد اگزرژي كه به ازاي توليد 1 كيلووات ساعت اگزرژي مفيد در هر جزء است را به خود اختصاص داده است. شاخصهاي اقتصادي پروژه از جمله دوره¬ي بازگشت سرمايه كه حدود 5 سال و 3 ماه به-دست آمده؛ پروژه را از نظر اقتصادي توجيه¬پذير مي¬كند.
از ديدگاه زيستمحيطي نيز، نتايج نشان داد كه در بخش اگزرژي زيست¬محيطي دو مؤلفه¬ي اگزرژي حرارتي تلف شده و شيميايي؛ به¬طور مجموع، بيشترين سهم براي كلكتور فتوولتائيك حرارتي متمركز بوده است. نتايج همچنان نشان داد توان خالص توليدي سيستم مقدار اگزرژي زيست¬محيطي به ازاي هر كيلووات ساعت برق خالص توليدي از حدود 23/0 تا 13/0 كيلووات ساعت روند كاهشي دارد. اجزايي نظير كلكتور فتوولتائيك متمركز حرارتي و بويلر بازيافت حرارت با كاهش مصرف سوخت فسيلي و بازيافت حرارت اتلافي، نقش مثبتي در كاهش بار زيستمحيطي سيستم دارند.
كليدواژه لاتين
Concentrating Photovoltaic-Thermal Collector , Waste Heat Recovery Boiler , Thermal Energy Storage , Organic Rankine Cycle , energy-exergy analysis
عنوان لاتين
Energy and Exergoeconomic and Exergo-Environmental Analyses of an Organic Rankine Cycle with Concentrated Photovoltaic/Thermal Collector
گروه آموزشي
مهندسي مكانيك
چكيده لاتين
Energy has an important role in the economy and development of industries of the countries. In Iran and other countries in the world, annual energy consumption has a high cost regarding economical and environmental issues. Therefore, recovery wasted heat in different divisions of industry that have energy wasting and also using accessible energy sources in nature such as wind, water and solar energy can have a good impact on economy. In this research, the main objective is to identifying the capacity of heat wasting and to reclaim and reuse them. In this regard, combination of two systems which are Organic Rankine and Concentrating Photovoltaic-Thermal that include two domains of heat loss and also potentials of improving efficiency of the cycle regarding energy, exergy, exergoeconomy and exergo-environment has been modeled and studied by EES software.
In this research, Biphenyl has been used as operational fluid and heat transferring fluid in Organic Rankine Cycle and also molten salt has been used for storing heat in Thermal energy storage. Required solar parameters including solar radiations have been received from aerology base. Results of Energy, Exergy, exergoeconomy and exergo environment and also parametric analysis is included in results section.
Results in energy section show that with the increase in absorbing energy, electrical potency increases linearly from 200 to 2600 kWh per day and exiting heat also increases linearly from 1200 to 11600 kWh per day and the suggested system can produce constant power with the usage of renewable and wasted thermal sources. Moreover, the portion of useful generated heat is larger compared to wasted heat in most of the days in a year that shows the efficiency of thermal section of Concentrating Photovoltaic-Thermal system.
Exergic analysis shows that the largest portion of irrevocability among the components was in the day with the most solar radiations in the year and related to the turbine with 8200 kWh per day. Additionally, condenser with 84% has the highest exergic efficiency. From the economical point of view, the economical exergic results of the project showed that Concentrating Photovoltaic-Thermal Collector due to financial costs and the more input thermal exergy compared to other components with 22$ per day has the highest irrevocability cost and condenser has the largest portion of exergy unit cost that is producing 1 kWh effective exergy in each unit. Economical indexes of the project including simple payback period which is 5 years and 3 months, has made the project economically reasonable.
From the environmental point of view, the results show that in the exergo-environmental section, two components of wasted thermal exergy and chemical thermal exergy, altogether, the largest portion is for Concentrating Photovoltaic-Thermal Collector and also the results reveal that the pure generative potency of the system, exergo-environmental amount per each kWh pure generated power is from 0.23 to 0.13 kWh decreasing. Components such as Concentrating Photovoltaic-Thermal Collector and thermal reclaiming boiler have a positive role in reducing environmental Bar of the system due to the reduction of consumption of fossil fuel and reclaiming wasted heat.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
154381
نويسنده