تحليل انرژي و اگزرژي سيكل ارگانيك رانكين با به كارگيري سيال كاري دو جزيي در شرايط مشخص منبع حرارتي

Energy and exergy analysis of Organic Rankine Cycle with using two-component working fluid in specified heat source conditions

بازيافت گرماي اتلافي نقش مهمي در مديريت منابع انرژي ايفا مي‌كند. از سيكل ارگانيك رانكين مي‌توان براي بازيابي حرارت اتلافي دما پايين استفاده نمود. اين سيكل مشابه سيكل رانكين بوده و فقط از سيالات ارگانيك به عنوان سيال‌كاري در آن استفاده مي‌شود. هدف از اين تحقيق بررسي تاثير استفاده از مخلوط‌هاي دو جزيي با شيب‌هاي دمايي متفاوت هنگام تغيير فاز، بر روي عملكرد سيكل ارگانيك رانكين است. چهار مخلوط دوجزيي انتخاب شده عبارتند از: پنتان نرمال/بوتان نرمال، ايزوپنتان/ايزوبوتان، پنتان نرمال/ايزوبوتان و ايزوپنتان/بوتان نرمال. در تحقيق حاضر، براي مقايسه‌ منطقي‌تر در بازيابي حرارتي، دماي ورودي و خروجي سيال حامل حرارت منبع حرارتي و دبي جرمي آن ثابت در نظر گرفته شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه با توجه به مطابقت شيب دمايي در چگالنده و تبخيركننده در استفاده از سيال مخلوط دوجزيي، در مقايسه با سيال‌كاري خالص افزايش بازده حرارتي و اگزرژي حدود 9% در پيكربندي ساده و 14% در سيكل با مبدل حرارتي داخلي، قابل دسترس است.

Waste heat recovery plays an important role in energy resource management. Low grade waste heat could be recovered by Organic Rankine Cycle (ORC). This is the same as the Rankine cycle which uses an organic working fluid. In this work the effects of using two-component mixtures with different temperature glides during phase change, on performance of a Organic Rankine Cycle are studied. Four two-component mixtures are selected: n-pentane/n-butane, isopentane/isobutene, n-pentane/isobutene and isopentane/n-butane. In this study for more reasonable comparison of thermal recovery, inlet and outlet temperatures heat carrier fluid in heat source and its mass flow rate are considered to be constant. Results show that utilization of a two-component mixtures, in comparison with pure fluids, increases both energetic and exergetic efficiencies approximately 9% and 14% for respectively simple and IHE(internal heat exchanger)-integrated configuration with respect to the temperature glide match in the condenser and evaporator.