تحلیل انرژی، اگزرژی و اقتصادی سیستم تولید چند‌گانۀ نوین مبتنی بر منبع زمین‌گرمایی برای تولید توان، حرارت، سرمایش و هیدروژن مایع به روش آبشاری

نویسندگان

1 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر(عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر(عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران

4 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

doi
10.22059/ses.2025.386772.1108
چکیده

در مطالعۀ حاضر سیستم جدید تولید چندگانه با استفاده از منبع زمین‌گرمایی به عنوان منبع تأمین انرژی برای تولید الکتریسیته، حرارت، سرما و هیدروژن مایع توسعه داده شده است. سیستم پیشنهادی متشکل از چرخۀ رانکین آلی ترکیب‌شده با مبدل حرارتی داخلی و گرم‌کن آب تغذیه، چرخۀ سرمایش جذبی دو اثره، واحد الکترولایزر غشای تبادل پروتون، منبع زمین‌گرمایی فلش دوگانه و چرخۀ نوین آبشاری مایع‌سازی است. در این مطالعه روش جدید مایع‌سازی آبشاری با دو دمای متغیر به کار گرفته شده است که به صورت مستقل نیتروژن مایع تولید می‌کند و هم‌زمان نیتروژن مایع تولید‌شده در مبدل حرارتی با هیدروژن غوطه‌ور می‌شود. تحلیل ترمودینامیکی و اقتصادی کاملی روی سیستم مورد مطالعه صورت گرفته است. به‌علاوه، مطالعۀ پارامتریک برای ارزیابی تأثیر تغییرات پارامتر‌های کلیدی روی کارایی سیستم در شرایط کاری مختلف انجام شده است. آرایش جدید توسعه‌داده‌شده در مطالعۀ حاضر هماهنگی مناسبی با همدیگر دارد و نتایج نشان می‌دهد عملکرد ترمودینامیکی مطلوبی را از سیستم پیشنهادی شاهد هستیم به صورتی که بازده انرژی 43 درصد و بازده اگزرژی 56 درصد حاصل می‌شود. برای رشد کارایی اقتصادی سیستم پیشنهادی توابع هزینۀ اجزای سیستم به همراه متغیر‌های اقتصادی مورد تجزیه‌وتحلیل قرار می‌گیرند و هزینۀ کل سیستم 37/0 دلار بر گیگاژول محاسبه می‌شود. چرخۀ نوین مایع‌سازی مدل‌سازی‌شده در این مطالعه دارای ضریب عملکرد 36 درصد بوده و بازده اگزرژی این واحد 39 درصد محاسبه می‌شود.