بررسي عملكرد سيستم تركيبي توليد همزمان توربين گازي با راكتور مدولار هليوم، سيكل كالينا و سيكل تبريد جذبي از منظر انرژي و اگزرژي-اقتصادي

Energy and Exergoeconomic analysis of combined cogeneration Gas Turbine-Modular Helium Reactor, Kalina cycle and absorption refrigeration cycle

در سالهاي اخير استفاده از توربين گازي با راكتور مدولار هليم (GT-MHR) كه بر اساس چرخه برايتون بسته با سيال عامل هليم كار مي كند، به علت داشتن بازده زياد، ايمني بالاي رآكتور، صرفه اقتصادي و هزينه تعمير و نگهداري پايين، توجه محققان را به خود جلب كرده است. در تحقيق حاضر سيستم تركيبي شامل سيكل توربين گازي با راكتور مدولار هليوم، سيكل كالينا و سيكل جذبي آب-آمونياك از منظر انرژي، اگزرژي و اگزرژي-اقتصادي مورد بررسي قرار گرفته است. استفاده از سيكل كالينا و سيكل جذبي به عنوان سيكل پاييني به منظور جلوگيري از هدر رفت انرژي اتلافي سيكل توربين گازي و افزايش بازده تبديل انرژي مي باشد. نتايج شبيه سازي حاكي از آن است كه در حالت ورودي پايه كار كلي kW 304462 ، بازگشت ناپذيري كلي 289766 kW و بازده اگزرژي كلي سيكل توليد همزمان 0. 689 مي باشد. همچنين راكتور اتمي، توربين و كمپرسور سيكل هليوم به عنوان اجزايي معرفي مي شوند كه بايد بيشتر از ساير اجزا از منظر اگزرژي-اقتصادي مورد توجه قرار بگيرند چون بيشترين مقدار نرخ هزينه متعلق به اين اجزا مي باشد. در انتها نيز تحليل پارامتري به منظور تاثير تغيير نسبت فشار كمپرسور هليومي، دماي ورودي توربين هليومي، فشار و دماي ورودي توربين و كسر جرمي حالت پايه سيكل كالينا بر روي پارامترهاي خروجي انجام مي شود.

In recent years, the use of Gas Turbine-Modular Helium Reactor (GT-MHR) which operates in accordance with closed Brayton cycle with helium fluid as working fluid has attracted researchers’ attention because of its high efficiency, high reactor safety, being economical, and low maintenance costs. In the present study, a combined system, including GT-MHR cycle, Kalina cycle and Ammonia-water absorption cycle is investigated with respect to energy, exergy, and exergoeconomic. As the bottoming cycle, Kalina cycle and absorption cycle are used in order to avoid energy wasted by gas turbine cycle and to increase efficiency of energy conversion. The results of the simulated model show that, in the basic input mode, the overall work is 304462 kW, the overall exergy destruction is 289766kW and the overall exergy efficeincy of cogeneration cycle is 0.689kW. Also reactor, turbine and compressor in helium cycle are the component to which more attention should be paid with respect to exergoeconomic because the highest amount of cost rate is related to these components. At the end, parametric analysis is carried out in order to evaluate the effect of the changing pressure ratio of helium compressor, input temperature of helium compressor, input pressure and temperature of turbine and mass fraction of the base mode of the Kalina cycle on the output parameters.