تحليل ترموديناميكي و بهبود عملكرد چرخه‌ي توليد توان زمين‌گرمايي تركيبي رانكين آلي و فلش با استفاده از سيال كاري زئوتروپيك در چرخه‌ي رانكين آلي

Thermodynamic Analysis and Improvement of a Flash/ORC Geothermal Plant Using ZeotropicMixtures as Working Fluids in ORC

براي تحليل و بهبود عملكرد يك چرخه توليد توان زمين‌گرمايي، بررسي ترموديناميكي چرخه تركيبي رانكين آلي و فلش با استفاده از سيال زئوتروپيك به عنوان سيال كاري چرخه رانكين آلي انجام شد. تركيباتي از سه هيدروكربن (هگزان، سيكلوهگزان و ايزوهگزان) با دو مبرد (R236ea و R245fa) به عنوان سيال كاري چرخه رانكين آلي بررسي شد. تغييرات بازده قانون اول و دوم ترموديناميك، توان خالص خروجي و تخريب اگزرژي به عنوان تابعي از تغيير نسبت جرمي مبرد از 0 تا 1 گزارش شد. نتايج نشان مي‌دهد بازده‌هاي قانون اول و دوم ترموديناميك در يك نسبت جرمي خاص بيشينه مي‌شوند. همچنين، توان خالص توليدي چرخه رانكين آلي با تغيير نسبت جرمي يك مقدار بهينه نشان مي‌دهد. علاوه بر اين، تخريب اگزرژي در اواپراتور كه منبع اصلي تخريب اگزرژي در چرخه رانكين آلي است، در محدوده مقادير متوسط نسبت جرمي مبرد كمترين مقدار را داراست. طبق نتايج به‌دست آمده سيال كاري Cyclohexane/R236ea با نسبت كسر جرمي 0/6 به 0/4 بهترين عملكرد را از ديدگاه انرژي و اگزرژي از خود نشان مي‌دهد كه منجر به توليد توان كل MW 7/31 در چرخه مي‌گردد.

A thermodynamic analysis of a flash/ORC geothermal plant using zeotropic mixtures as working fluid is carried out to investigate and improve the performance of the system from the viewpoint of first and second laws of thermodynamic. The mixtures of three hydrocarbons (Hexane, Cyclohexane and Isohexane) with two refrigerants (R245fa and R236ea) are investigated as the working fluid of organic Rankine cycle (ORC). Variation of first and second laws efficiencies, net output power and exergy destruction as a function of the mass fraction of refrigerants from 0 to 1 is reported. The results showed that the first and second laws efficiencies maximized at a specific value of refrigerant mass fraction. Also, the net power output of ORC shows an optimum amount by changing the refrigerant’s mass fraction. Furthermore, exergy destruction in evaporator which is the main source of exergy destruction in ORC has its lowest value in the average amounts of refrigerant mass fraction. According to the results, Cyclohexane/R236ea mixture with a ratio of 0.6/0.4 represents the best performance from the viewpoint of energy and exergy which leads the system net output power production of 7.31 MW.