تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژی-اقتصادی بازیافت انرژی‌های اتلافی یک موتور دیزلی با به‌کارگیری یک سیکل رانکین آلی دوگانه

نویسندگان

1 استادیار مهندسی مکانیک، گروه تحقیقاتی انرژی و محیط زیست، دانشگاه آیت الله بروجردی (ره)، بروجرد، ایران

2 کارشناس مهندسی مکانیک، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه آیت الله بروجردی (ره)، بروجرد، ایران

3 استادیار مهندسی مکانیک، گروه تحقیقاتی انرژی و محیط زیست، دانشگاه آیت الله بروجردی (ره)، بروجرد، ایران

doi
10.22034/jrenew.2024.200018
چکیده

در تحقیق حاضر، تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژی-اقتصادی استفاده از گرمای اتلافی یک موتور دیزل به‌منظور تولید توان مورد بررسی قرار گرفته است. در سیکل دوگانۀ مورد استفاده، سیکل دمابالا به‌منظور استفاده از انرژی گازهای خروجی اگزوز و سیکل دماپایین به‌منظور بازیافت گرمای اتلافی هوای ورودی و سیال خنک‌کن موتور به‌ترتیب از R245fa و R134a به عنوان سیال کاری استفاده می‌کنند. تحلیل انرژی نشان می‌دهد که مقادیـر توان خالص سـیکل دماپایین، سـیکل دمابالا و توان خالص سـیکل به‌ترتیـب برابر با kW 45/11، kW 98/6 و kW 65/16 می‌باشد. همچنین راندمان انرژی و اگزرژی سیکل به‌ترتیب برابر با 36/17 % و 29/28 % بدست می‌آید. نتایج تحلیل اقتصادی نشان می‌دهد که اواپراتور و توربین سیکل دمابالا بیشترین میزان هزینۀ کلی را نسبت به سایر اجزای سیکل داشته و ضروری است بیشتر از سایر اجزای سیستم مورد توجه قرار گیرند. به‌علاوه، فاکتور اگزرژی-اقتصادی کلی سیکل برابر با 52/32 % می‌باشد. بنابراین 48/67 % از هزینه‌های کلی سیکل به‌دلیل تخریب اگزرژی است که اواپراتور سیکل دمابالا سهم به‌سزایی در این هزینه‌ها دارد. بررسی پارامتری عوامل مؤثر بر عملکرد سیکل نشان می‌دهد که با افزایش دمای گازهای خروجی اگزوز، توان تولیدی و هزینه‌های سرمایه‌گذاری و تعمیر و نگهداری هر دو توربین افزایش می‌یابد. با این‌حال هزینۀ واحد تولید انرژی الکتریکی توربین دماپایین و دما بالا با افزایش دمای گازهای خروجی اگزوز به ترتیب کاهش و افزایش می‌یابند. همچنین با افزایش دبی جرمی گازهای خروجی اگزوز، توان تولیدی و هزینۀ واحد تولید انرژی الکتریکی توربین‌های دما بالا و دما پایین افزایش می‌یابد.