بهينه‌سازي ترمواكونوميكي چرخۀ كاليناي مافوق گرم براي دماهاي مختلف منابع زمين‌ گرمايي در ايران

Thermoeconomic Optimization of a Superheated Kalina Cycle for Various Geothermal Source Temperatures in Iran

منابع زمين‌گرمايي يكي از منابع حرارتي تجديدپذير هستند. در مطالعة حاضر، ابتدا به امكان‌سنجي استفاده از يك چرخة كاليناي مافوق گرم براي توليد توان از منابع زمين‌گرمايي در ايران پرداخته شده‌است. بااستفاده از تجزيه و تحليل ترموديناميكي و ترمواكونوميكي، تأثير پارامترهاي عملياتي شامل فشار توربين و غلظت آب- آمونياك بر عملكرد چرخة كاليناي مافوق گرم در دماي منبع حرارتي ˚C170 بررسي شده‌است. نتايج نشان مي­دهد در دماي منبع حرارتي ˚C170 و غلظت 65%، بيشترين كار خالص چرخه در فشار توربين bar33/28 و كمترين هزينة اگزرژي توليد توان در فشار bar44/19 اتفاق مي­افتد. هم‌چنين در فشار ثابت bar22، بيشينة كار خالص و كمينة هزينة اگزرژي توليد توان به‌ترتيب در غلظت %66 و غلظت %33/70 اتفاق مي­افتند. نهايتاً كمينه كردن هزينة اگزرژي توليد توان به‌عنوان تابع هدف انتخاب شد و بااستفاده از الگوريتم ژنتيك مقادير فشار توربين و غلظت آب- آمونياك به‌طور هم‌زمان بهينه گرديد. سرانجام، به‌منظور دست‌يابي به حداكثر عملكرد، براي دماهاي مختلف منابع زمين‌گرمايي در ايران مقادير بهينة فشار و غلظت در جدولي معرفي شد.

Geothermal sources are one of the renewable heat sources. In the present study, at first, the feasibility of using a superheated Kalina cycle to generate power by geothermal sources in Iran has been investigated. Using thermodynamic and thermoeconomic analyses, the effect of operating parameters including turbine pressure and water-ammonia concentration on the performance of the superheated Kalina cycle at a heat source temperature of 170˚C has been investigated. The results show that at a heat source temperature of 170˚C and a concentration of 65%, the highest net power of cycle occurs at turbine pressure of 28.33 bar and the lowest exergy cost of power generation happens at the pressure of 19.44bar. Also, at a constant pressure of 22 bar, the maximum net power and minimum exergy cost of power generation occur at the concentration of 66% and 70.33%, respectively. Finally, minimizing the exergy cost of power generation was selected as the objective function and the values of turbine pressure and water-ammonia concentration were optimized simultaneously using a genetic algorithm. Eventually, in order to achieve maximum performance, for different temperatures of geothermal sources in Iran optimal values of pressure and concentration were introduced in a table.