تحليل اگزرژي ، اقتصادي و بهينه سازي يك سيكل تركيبي توان و تبريد

Exergy,Exergoeconomic and Optimization of a Combined Power and Cooling,system

در اين پژوهش سيكل مركب از سيكل توان رانكين و سيكل سرمايش جذبي مورد مطالعه قرار گرفته است، كه به وسيله مخلوط دوگانه آب-آمونياك به عنوان سيال عامل كار مي‌كند، از طرفي توان و تبريد را به طور همزمان و فقط با استفاده از يك منبع حرارتي توليد مي‌كند. در اين مطالعه تحليل پارامتري براي ارزيابي اثرات پارامترهاي ترموديناميكي بر عملكرد سيكل تركيبي اتخاذ شده است. نتايج حاصل نشان مي¬دهد كه دماي سوپرهيتر، فشار ماكزيمم سيكل و غلظت محلول پايه، اثرات عمده‌اي بر توان خروجي، تبريد خروجي، نرخ هزينه اقتصادي، بازدهي حرارتي و اگزرژي دارند. نتايج نشان داد افزايش دماي سوپرهيتر باعث افزايش توان خروجي، بازده اگزرژي و هزينه اقتصادي و كاهش بازده¬ حرارتي شده است. از طرفي افزايش فشار ماكزيمم سيكل باعث كاهش توان خروجي و هزينه اقتصادي شده است، اما اين افزايش فشار باعث شده است كه بازده اگزرژي، بازده¬ حرارتي و تبريد خروجي تا فشار تقريبا 30 بار افزايش و پس از آن كاهش ¬يابند. سرانجام افزايش غلظت محلول پايه باعث افزايش توان خروجي و هزينه اقتصادي شده است، اما اين افزايش غلظت باعث شده است كه بازده اگزرژي، بازده¬ حرارتي و تبريد خروجي تا غلظت تقريباً 55/0 افزايش و پس از آن كاهش ¬يابند. سپس با استفاده از پارامترهاي تصميم¬گيري دماي سوپرهيتر، دماي جاذب و غلظت محلول پايه، بهينه¬سازي سيكل براي دستيابي به حداكثر بازدهي اگزرژي و حداقل هزينه اقتصادي، با الگوريتم ژنتيك انجام شده¬ است. نتايج الگوريتم ژنتيك نشان مي¬دهد، زماني كه دماي سوپرهيتر 402 كلوين، دماي جاذب 260 كلوين و غلظت محلول پايه 54/0 باشد، سيكل داراي بهينه بازدهي اگزرژي 6/74 % و هزينه اقتصادي 394/7 دلار بر ساعت است.

In this research, a cycle consisting of Rankine power cycle and absorption cooling cycle has been studied, which uses a dual mixture of water-ammonia as the working fluid. Power and cooling are also generated simultaneously using a single heat source. In this study parametric analysis is used to assess the impacts of thermodynamic parameters on the performance of the combined cycle. The results show that the superheated temperature, maximum cycle pressure and concentration of basic mixture have significant effects on output power, output refrigeration, the rate of economic cost, thermal efficiency and exergy. Rising of superheated temperature increases output power, Exergy efficiency and economic cost, it also reduces thermal efficiency. On the other hand increasing maximum cycle pressure results in reduction of output power and economic cost, but as increasing pressure up to 30 bar, exergy and thermal efficiency and also output refrigeration increase and after 30 bar they decrease. Finally increasing the concentration of the base solution increases the output power and economic cost, but this increased concentration has caused increased Exergy efficiency, thermal efficiency and refrigeration output up to concentration of 0.55 and then decrease. Then by using decision making parameters such as superheated temperature, absorbent temperature and concentration of base mixture, optimization of the cycle in order to achieve maximum Exergy efficiency and minimum cost is done using a genetic algorithm. The results of genetic algorithm show that when the superheated temperature is 402¬ K, absorbent temperature 260 K and concentration of base mixture 0.54, the cycle has the optimum exergy efficiency of % 74.6 and economic cost of 7.394 dollars per hour.