مقايسه انواع چرخه‌هاي سرمايش فرا بحراني دي اكسيد كربن از ديدگاه انرژي، اگزرژي، اقتصادي و زيست محيطي

Comparative Study of Supercritical CO2 Refrigeration Cycles from Energy, Exergy, Economic and Environmental Points of View

در كار حاضر، 6 چرخه سرمايش فوق بحراني CO2 معرفي و مقايسه‌اي ميان آنها از ديدگاه انرژي، اگزرژي، اقتصادي و زيست محيطي انجام گرفته است. در اين چرخه‌ها تأثير ميزان فرا گرم شدن بخارخروجي اواپراتور، استفاده از مبادله‌كن گرمايي و استفاده از منبسط كننده بر روي كارايي چرخه سرمايش فوق بحراني CO2 بررسي شده است. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهند كه فرايند انبساط دوگانه تأثير كمي در افزايش ضريب عملكرد دارد و بكار بردن يك مبادله‌كن گرمايي داخلي در چرخه با منبسط كننده ضريب عملكرد چرخه را كاهش مي‌دهد. همچنين چرخه همراه با منبسط كننده ضريب عملكرد و بازده قانون دوم را در بهترين حالت تقريباً 27.3% افزايش آهنگ هزينه كل را به ميزان 16.1% نسبت به چرخه پايه كاهش مي‌دهد. اين چرخه داراي كمترين آهنگ هزينه ناشي از انتشار گاز CO2 در محيط مي‌باشد.

In this work, a comparative study has been presented for the most common configurations of the CO2 supercritical single stage refrigeration cycle from energy, exergy, economic and environmental points of view. In order to find out the effects of degree of superheating, using an internal heat exchanger and using an expander instead of expansion valve on the performance of the supercritical CO2 refrigeration cycle, a thermo-economic analysis has been performed. The results show that the increasing of coefficient of performance of the cycle with dual expansion process is not considerable. Also, the use of an internal heat exchanger in a cycle by an expander is not beneficial. Moreover, using expander in basic cycle leads to an increase of 27.3 % in thermodynamic performance and a decrease of 16.1% in total cost rate. This cycle has the lowest penalty cost due to emission of CO2.