تحلیل ترمودینامیکی و اقتصادی یک پیکربندی نوین مایع‌سازی هیدروژن بر مبنای انرژی زمین‌گرمایی دما پایین

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

3 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی خوی، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

doi
10.22034/jmeut.2023.54009.3197
چکیده

در این مقاله یک سیستم نوین مایع­سازی هیدروژن بر پایه انرژی زمین گرمایی پیشنهاد می­شود که در آن ابتدا نیتروژن به مایع تبدیل شده و سپس برای کاهش دمای گاز هیدروژن، در چرخه مایع­سازی هیدروژن (کلاود) مورد استفاده قرار می­گیرد. این سیستم شامل چهار زیر سیستم از جمله چرخه رانکین آلی، چیلر جذبی آب و آمونیاک و دو چرخه کلاود جهت مایع­سازی نیتروژن و هیدروژن می­باشد. منبع انرژی ورودی به سیستم سیال زمین گرمایی با دمای 200 و دبی جرمی kg/s 100 در نظر گرفته شده است. سیستم­ پیشنهادی از نظر ترمودینامیکی و اقتصادی مورد تحلیل قرار می­گیرد. سپس با مطالعه پارامتری سیستم­ پیشنهادی، تاثیر فشار خروجی کمپرسور، دمای ورودی انرژی زمین گرمایی، دمای تبخیر کننده و دمای ژنراتور بر روی بازده اگزرژی، هزینه تولید هیدروژن مایع و نسبت مایع­سازی هیدروژن بررسی می­شود. همچنین افزایش فشار خروجی کمپرسور باعث افزایش توان مصرفی سیستم نیز می­شود. همچنین در دمای سیال زمین گرمایی  K4۳0  بازده اگزرژی سیستم ۶۹% محاسبه شده است. علاوه بر این نتایج حاصل از تحلیل اقتصادی نشان می­دهد که هزینه تولیدkg/s  629/6  هیدروژن مایع برابر $/kg ۳۹/۱ ($/GJ ۷۹/۷) می‌باشد.