تحليل انرژي و اگزرژي سيستم جديد توليد همزمان سرمايش و توان با تلفيق سيكل رانكين آلي (ORC) و سيستم تبريد اجكتوري

Energetic and Exergetic Analysis of a Novel Combined Cooling and Power System by the Integration of Organic Rankine Cycle (ORC) and Ejector Refrigeration System

بحران كمبود انرژي يكي از اساسي‌ترين چالش‌هاي جوامع بشري است و در اين ميان يافتن راهي براي استفاده بهينه از منابع انرژي واحد و توليد همزمان مي‌تواند به حفظ منابع انرژي و توسعه پايدار جوامع بشري بينجامد. در اين مقاله، با به‌كارگيري تركيب دو سيكل تبريد اجكتوري و سيكل رانكين آلي ((ORC، علاوه بر توليد توان از سيكل رانكين آلي، از گرماي اتلافي در كندانسور اين سيكل، براي توليد سرمايش در سيكل تبريد اجكتوري استفاده شده ‌است. در واقع كندانسور سيكل رانكين آلي به‌عنوان تبخيركننده سيكل تبريد اجكتوري عمل مي‌كند. سيال عامل مورداستفاده در سيكل تبريد اجكتوري ايزوبوتان بوده و براي سيكل ORC سيالات عامل مختلف R113، R141b، R11، R123، R245fa، R114 و ايزوبوتان استفاده شده ‌است. بيشترين كارايي سيكل تركيبي مربوط به حالتي است كه تركيب ايزوبوتان وR113 به‌ترتيب براي سيكل تبريد اجكتوري و سيكل ORC استفاده شوند. در اين حالت، بازده سيكل ORC، بازده كل سيكل تركيبي و ضريب عملكرد سيكل تبريد به‌ترتيب 97/19، 69/34 و 83/36درصد بودند. علاوه بر تحليل انرژي، از ديدگاه تحليل اگزرژي نيز تركيب استفاده از R113 به همراه ايزوبوتان با دارا بودن بازده اگزرژي53/52 درصد مناسب است. همچنين مطالعه پارامتريكي جهت بررسي اثر پارامترهاي عملكردي سيكل تركيبي بر روي كارايي سيكل نيز انجام شده‌ است.

Energy shortage is one of the fundamental challenges of human beings in which finding a new way for optimum utilization of unique energy resources and cogeneration can be terminated to the reservation of energy or cogeneration purposes. In this paper, by using the combined Ejector Refrigeration Cycle (ERC) and Organic Rankine Cycle (ORC), in addition to producing power from Organic Rankine Cycle, we will use the waste heat recovery of condenser in the ORC for the purposes of generating cooling capacity in the ERC. Actually, the condenser of the ORC works as the evaporator of the ERC. We have considered isobutane as a working fluid of ERC and also R113, R141b, R11, R123, R245fa, R114, and isobutane as working fluids of ORC. The maximum Combined Cycle Performance is obtained when we would use isobutane and R113 as working fluids in ERC and ORC, respectively. In this case, ORC Efficiency, Combined Cycle Efficiency, and Cycle Coefficient of performance will be 19.97%, 34.69% and 0.3683, respectively.In addition to energetic analysis’ point of view, from the exergetic analysis’ one, the combined usage of R113 and isobutene by having the highest efficiency of 52.53% is an appropriate working fluids, too. Also a parametric analysis is performed for the cycle performances, based on the operational parameters of combined cycle.