تحليل ترموديناميكي و اگزرژواكونوميكي تركيب سيكل توليد توان زمين گرمايي با سيكل كالينا و سيكل رانكين با سيال هاي آلي مختلف

Thermodynamic and Exergoeconomic Analysis of Combination of Single-Flash Geothermal Power Cycle with Kalina and ORC with different Organic Fluids

در اين تحقيق، سيكل هاي تركيبي توليد توان تك تبخيره زمين گرمايي و سيكل كالينا و سيكل رانكين با سيال هاي آلي مختلف از نظر، انرژي، اگزرژي و اگزرژواكونوميكي، مورد بررسي قرارگرفته است. سيال هاي آلي به‌كاررفته در اين تحقيق، عبارتند از: ايزوبوتان، ايزوپنتان، ان-بوتان، ان-پنتان و R123. از ديدگاه SPECO براي تحليل اگزرژواكونوميكي سيكل هاي تركيبي استفاده گرديده است. نتايج نشان داده است كه در بين سيكل هاي تركيبي مورد بررسي، سيكل تركيبي زمين گرمايي-ORC با سيال R123 و ان-پنتان، داراي بيشترين بازده قانون اول هستند؛ در حالي كه سيكل تركيبي زمين گرمايي-كالينا با غلظت هاي متفاوت آمونياك در مخلوط آب آمونياك، داراي كمترين هزينه توليد توان است. همچنين سيكل تركيبي زمين گرمايي-ORC با سيال R123، داراي كمترين مقدار نرخ هزينه مرتبط با تخريب اگزرژي است. باتوجه به نتايج بهينه سازي سيكل هاي تركيبي، درسيكل تركيبي زمين گرمايي و سيكل كالينا با غلظت آمونياك 7/0، كمينه هزينه توليد توان %63/8، كمتر از هزينه توليد توان در حالت بيشينه بازده ترموديناميكي است كه بيشترين تغيير را در بين سيكل هاي مورد بررسي دارد و كمترين تغيير، مربوط به سيكل تركيبي زمين گرمايي-ORC با سيال ان-پنتان است. همچنين تحليل پارامتري صورت گرفته و اثرات متغيرهاي ترموديناميكي مختلف سيكل ها بر عملكرد اگزرژواكونوميكي سيكل هاي تركيبي درنظرگرفته شده، مورد بررسي قرار گرفته است.

In this paper, single-flash geothermal power cycle with Kalina and ORC combined cycles are examined from energy, exergy and exergoeconomic viewpoints.Isobutane, isopentane, n-butane, n-pentane and R123 are used as working fluids in ORC. Exergoeconomic analysis is performed using the SPECO method. The results show that geothermal power cycle-ORC with R123 and n-pentane have the highest value of first law efficiency among considered combined cycles whereas geothermal power cycle-Kalina has the lowest unit cost of power produced by turbines. According to optimization of the combined cycles, the minimum unit cost of power produced for the geothermal power cycle-Kalina is 8.63% lower than the unit cost of power produced in the maximum first law efficiency.