23410

بررسي عملكرد سيستم سرمايش جذب سطحي در سيستم هاي توليد همزمان

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1399/8/30

دكتر سپهر صنايع

مهندسي مكانيك

در اين پايان‌نامه، يك سيستم توليد همزمان سرمايش و توان الكتريكي مورد بررسي قرار مي‌گيرد. از آنجا كه اتلاف حرارت از مولدهاي توليد توان الكتريكي اجتناب‌ناپذير است. لذا در اين پژوهش، يك سامانه‌ي نوين جهت بهره‌مندي از اين گرماي اتلافي معرفي مي‌گردد. اجزاي سيستم پيشنهادي عبارتند از : سيستم توليد سرمايش جذب سطحي، سيستم توليد توان رانكين ارگانيك و يك منبع آب گرم، كه با دريافت انرژي مورد نياز خود از اتلاف حرارتي موتور گازسوز به توليد هم‌زمان سرمايش و انرژي الكتريكي مي‌پردازند. سيستم‌هاي سرمايش جذب سطحي به دليل سازگاري با محيط زيست، استفاده از منابع انرژي با دماي پايين و سادگي، جايگزين مناسبي براي سيستم‌هاي سرمايش تراكمي و جذبي در بهره‌گيري از منابع انرژي اتلافي هستند. در اين پژوهش با مدل‌سازي گذرا و متغير با زمانِ سيستم جذب سطحي، كارآمدي و محدوديت‌هاي سيستم مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين براي رفع مشكل تناوب زماني اين سيكل سرمايش، استفاده از يك منبع آب گرم پيشنهاد و بررسي مي‌گردد. از طرفي با توجه به اين كه اتلاف حرارتي از موتور گازسوز در دو محدوده دمايي بالا،در گاز خروجي، و پايين، در سيستم آب خنك‌كاري، صورت مي‌گيرد. حتي پس از بازيابي اتلاف انرژي دما پايين، همچنان پتانسيل براي بازيابي انرژي اتلافي دما بالا وجود دارد. لذا سيكل آلي رانكين جهت بهره‌گيري حداكثري از گرماي اتلافي موتور گازسوز بررسي شده است. در اين پايان‌نامه مدل‌سازي فني و اقتصادي تمام اجزاء مذكور به صورت جزئي و همچنين به صورت سيستم يكپارچه‌ي توليد هم‌زمان جهت شناخت عوامل تأثيرگذار بركارايي اجزاء و سيستم يكپارچه انجام شده است. محاسبات براي 7 موتور گازسوز با توان‌هاي نامي مختلف در بازه‌ي 300 تا 1100 كيلووات صورت گرفته است. نتايج حاصل بيان‌گر آن مي‌باشد، كه حداكثر بازده كلي سيستم توليد هم‌زمان به مقدار 55% با ميزان صرفه‌جويي انرژي 43% و افزايش بازده 17/21٪ براي موتور با توان نامي 432 كيلووات قابل دستيابي است. همچنين بيشترين سود نسبي سالانه با بهره‌گيري از موتور با توان نامي 1042 كيلووات به ميزان 145933 دلار به دست مي‌آيد كه دوره بازگشت سرمايه مرتبط با آن 4/39سال خواهد بود. با توجه به اين‌كه برخي پارامترهاي اقتصادي و فني مانند نرخ بهره، بهاي برق و دوره زماني نياز به سرمايش در سال، متغير و وابسته به منطقه به‌كارگيري سيستم مي‌باشد. حساسيت تابع سود نسبي سالانه نسبت به اين متغيرها بررسي شده است. و نتايج حاصل بيانگر آن است كه بهاي برق و نرخ بهره براي موتورهاي مختلف در بازه‌اي محدود منجر به توجيه‌پذيري اقتصادي سيستم خواهد شد.

1400/02/01

Investigation of Adsorption Cooling System Performance in Cogeneration Systems

11/21/2021 12:00:00 AM

In this thesis a combined power and cooling cogeneration system has been investigated. Since heat loss from power generators is inevitable. In this study, a novel configuration is introduced to benefit from this waste heat. The components of the proposed system are: adsorption cooling cycle, organic Rankine cycle and a hot water storage tank, which receive their required energy from the waste heat of the gas engine to produce cooling and electricity. Due to their compatibility with the environment, utilization of low temperature heat sources and simplicity, adsorption cooling systems are an attractive alternative to vapor-compression and absorption cooling systems in recovery of waste heat sources. In this research, by transient modeling of an adsorption system, the performance and limitations of the system have been investigated. In addition, to fix the periodicity problem of this cooling cycle, the use of a hot water tank is suggested and studied. On the other hand, since the heat loss from the gas engine occurs in two temperature ranges, high in the exhaust gas and low in the engine cooling water cycle. Even after low-temperature waste heat recovery, there is still potential for recovering high temperature waste energy. Therefore, organic Rankin cycle has been studied to make maximum use of the waste heat of the gas engine. In this thesis, technical and economic modeling of all the mentioned components as well as the integrated system has been done. to identify the factors affecting the performance of the components and the integrated system. Calculations have been performed for 7 gas engines with different nominal powers in the range of 300 to 1100 kW. The results show that the maximum overall efficiency of the cogeneration system is 55% with an energy saving rate of 43% and 17.21% increase in efficiency for an engine with a nominal power of 432 kW. Also, the highest amount of relative annual benefit is 145933$ which is gained by using 1042 kW gas engine. In this case, the payback period for adsorption-ORC equipment added to the existing gas engine is about 4.39 years. Due to the fact that some economic and technical parameters such as interest rates, electricity prices and the period of time in a year which cooling is required, are variable and depend on the system location. The sensitivity analysis of the annual relative benefit function to these parameters has been performed. The results show that the price of electricity and interest rate only in a limited range for different engines will lead to economic justification for the system.

جذب سطحي , سيكل رانكين آلي , موتور گازسوز , سود نسبي سالانه , دوره بازگشت سرمايه