تحليل انرژي-اگزرژي و مطالعه پارامتري بازيابي گرماي اتلافي پيكربندي‏هاي مختلف سيكل توربين گاز با استفاده از سيكل رانكين آلي

Energy and Exergy Analysis and Parametric Study of Gas Turbine Cycle Waste Heat Recovery in Different Configurations Using an ORC

نظر به اينكه چرخه‌هاي متداول توربين گاز در حالت واقعي شامل چرخه ساده، چرخه بازياب، چرخه توام با بازگرمايش، چرخه توام با خنك‏كن مياني بين كمپرسورهاي پرفشار و كم‌فشار است، اين چرخه‌ها با تركيب شدن با سيكل رانكين و با 3 سيال عامل آلي و بخار آب،16 سيكل تركيبي را تشكيل مي‏دهند. در اين مقاله، سيكل تركيبي فوق‌الذكر با 3 سيال عامل آلي و بخار آب از نظر قانون اول و قانون دوم ترموديناميك بررسي شده است. مقادير تخريب اگزرژي و بازده اگزرژي براي هريك از اجزا و نيز براي كل سيستم‏ها محاسبه شده‏اند. در نهايت در يك بررسي پارامتري گسترده، تاثير تغيير پارامترهاي مهم سيستم بر عملكردهاي انرژي و اگزرژي آن‏ها بررسي شده است. نتايج نشان مي‏دهد از بين سيال‏هاي آلي بررسي‌شده، سيال تولوين بهترين عملكرد را از نظر قانون اول و دوم مي‏دهد. همچنين نتايج نشان مي‏دهد بازده قانون اول و همچنين بازده قانون دوم در نسبت فشارهاي بزرگ‌تر از 12، براي سيكل توربين گاز با بازگرمايش/ سيكل رانكين بيشترين مقدار و براي سيكل ساده توربين گاز/ رانكين، كمترين مقدار را دارد.

Since ordinary gas turbine cycles in actual condition comprise simple cycle, regenerative cycle, reheat cycle and intercooler cycle between high pressure and low pressure compressors, these cycles include 16 combined cycles by combining with a Rankine cycle that consists of three organic fluids and steam. In the present work, the thermodynamic analysis of the above combined cycles with three organic fluids and steam was considered in terms of the first and second laws of thermodynamics, and efficiency curves were compared together. The amount of exergy destruction and exergy efficiency of all cycles computed. Finally the effect of important parameters of the systems on the energy and exergy efficiencies has been shown. Results indicate that toluene fluid has the best efficiency regarding the first and the second law among all considered organic fluids. Results also show that, when the pressure ratio is more than 12, the efficiency of the first and second law of thermodynamics has the highest amount for the combination of reheat gas turbine cycle and Rankine cycle however, it has the lowest amount for the combination of simple gas turbine and Rankine cycle.