بهينه سازي و تحليل ترمواكونوميك سيكل هاي رنكين آلي با زيركش(RORC) براي بازيابي حرارت اتلافي دما پايين با استفاده از الگوريتم ژنتيك

Thermo-economic optimization of Regenerative Organic Rankine Cycle for Low grade Waste Heat Recovery using Genetic algorithm

مديريت گرماي اتلافي در صنايع سنگين بهره وري در اين حوزه را به طور قابل توجهي افزايش مي دهد. سيكل رنكين آلي به عنوان يك تكنولوژي مناسب جهت بازيافت حرارت اتلافي و توليد الكتريسيته براي منابع گرمايي با دماهاي متوسط و پايين معرفي شده است. عملكرد سيكل رنكين آلي همانند سيكل رنكين معمولي مي باشد با اين تفاوت كه از سيال ارگانيك با دماي جوش كم جهت بازيابي از منابع داراي دماي پايين تر استفاده مي شود. در اين مقاله سيكل پايه رنكين آلي (BORC) و دو سيكل رنكين آلي با زيركش (DRORC, SRORC) ، براي 5 سيال مختلف مورد تحليل انرژي و اكسرژي قرار گرفته و در ادامه تحليل ترمواكونوميكي و بهينه سازي سيكل هاي اشاره شده توسط الگوريتم ژنتيك براي منبع گرمايي با شرايط ثابت انجام گرفته است. نتايج نشان مي دهد از بين سيال هاي موجود، R113 بهترين عملكرد را دارا مي باشد. مقدار فشار و دماي بهينه ورودي توربين، در مقايسه با حالتي كه تنها بازده اكسرژي در نظر گرفته مي شود كاهش مي يابد. با تغيير سيكل ساده به سيكل داراي يك زيركش در حدود12. 5% و از سيكل ساده به سيكل داراي دو زيركش حدود 18. 75% تغيير در مقدار هزينه مخصوص توليد توان مشاهده مي شود. با افزايش درجه فوق گرم ورودي توربين نيز مقدار هزينه مخصوص توليد توان افزايش و بازده اكسرژي سيستم كاهش مي يابند.

The waste heat management in heavy industry significantly increase productivity in this sector. Organic Rankine cycles (ORCs) are appropriate technology for the conversion of low quality thermal energy to electrical power. The Organic Rankine Cycle(ORC) applies the principle of the steam Rankine cycle, but uses organic working fluids with low boiling points can be used to recover heat from lower temperature heat sources. In this study the performances of three different organic Rankine cycles (ORCs) systems including the basic ORC (BORC) system, the single-stage regenerative ORC (SRORC) system and the double-stage regenerative ORC (DRORC) system using five different working fluids under the same waste heat condition are optimized by thermo-economic method using genetic algorithm. The results indicate that the R113 has the best performance between fluids. The optimized turbine inlet temperature and pressure in comparison with when exergy efficiency uses only, decreases. By changing basic Rankine cycle to the single-stage regenerative and the double-stage regenerative cycles, 12.5% and 18.75% change in specific power cost occurs respectively. Also results indicate that, as superheat degree in turbine inlet increases, the specific power cost increase and the exergy efficiency of system decreases.