بررسي سيكل فرابحراني دي‌اكسيدكربن با تراكم مجدد: مقايسه از ديدگاه تحليل اگزرژي پيشرفته و ترمواكونوميك

Advanced exergy and thermoeconomic analysis of the supercritical carbon dioxide recompression cycle: A comparative study

در اين مقاله، سيكل فرابحراني دي‌اكسيدكربن با تراكم مجدد از ديدگاه تحليل اگزرژي پيشرفته و ترمواكونوميك، براي شناخت پتانسيل‌هاي واقعي و اولويت‌بندي مناسببهبود اجزاء سيكل مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته است. در تحليل اگزرژي پيشرفته، علاوه بر محاسبه نابودي اگزرژي برونزاي كل براي جزء مورد نظر، سهم و تأثير هر يك از ديگر اجزاء و تركيب آن‌ها در ايجاد اين ناكارآمدي نيز مشخص شده است. در تحليل ترمواكونوميك سيستم نيز هزينه واحد محصول، هزينه سرمايه‌گذاري و هزينه نابودي اگزرژي براي اجزاء سيستم محاسبه شده است. اولويت بهبود براساس تحليل اگزرژي پيشرفته، به ترتيب به بازياب دما بالا، توربين، كمپرسور1، پيش‌خنك‌كن، بازياب دما پايين، كمپرسور 2 و رآكتور به دليل دارا بودن بيشترين نرخ نابودي اگزرژي اجتناب‌پذير درونزا اختصاص مي‌يابد. كه اين اولويت‌بندي با نتايج تحليل اگزرژي معمولي متفاوت است. همچنين، بر اساس تحليل ترمواكونوميك، بهبود توربين و رآكتور، توجيه اقتصادي ندارد. با اين حال نتايج نشان مي‌دهد كه حتي با صرف نظر كردن از بهبود اين دو جزء، به دليل بالا بودن هزينه اقتصادي آن‌ها و با بهبود ساير اجزاي سيكل براساس اولويت بندي تحليل اگزرژي پيشرفته امكان افزايش بازده اگزرژي سيكل از 47/29% به 63/47 % و بازده انرژي سيكل از 34/15% به 45/84 % وجود دارد.

In this paper, the superconducting carbon dioxide cycle is re-examined and compared from the perspective of advanced and thermoconomic exergy analysis to identify real potentials and prioritize the improvement of cycle components. In advanced exergy analysis, in addition to calculating the total exogenous exergy destruction for each component, the contribution and effect of each of the other components and their combination in causing this inefficiency have also been identified. In thermoeconomic analysis of the system, the unit cost of the product, the cost of investment and the cost of destroying the exergy for the components of the system are calculated. Improvements based on advanced exergy analysis are assigned to high temperature recuperator, turbine, compressor 1, preheater, low temperature recuperator, compressor 2 and reactor, respectively. Also, based on thermoeconomic analysis, improving the turbine and reactor is not economically justified. However, the results show that even by abandoning the improvement of these two components, due to their high economic cost and by improving other components of the cycle based on the prioritization of advanced exergy analysis, it is possible to increase the efficiency of the exergy cycle from 4/29/47. There is 63% to 47.4% and cycle energy efficiency from 34.15% to 45.84%.