مقايسه عملكرد پيكره بندي هاي مختلف سيكل تركيبي رانكين بخار و آلي از منظر اگزرژي با محرك كلكتور سهموي خطي

Performance comparsion of different configuration of steam and organic rankin cycle with parabolic trough solar collector

با توجه به افزايش روزافزون مصرف و هزينه انرژي‌هاي تجديد ناپذير مانند گازطبيعي و الكتريسيته، استفاده از انرژي‌هاي پاك و تجديدپذير مانند انرژي گرمايي خورشيد، امروزه بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در اين تحقيق، ابتدا سيكل رانكين بخار ساده و دو پيكره‌بندي مختلف سيكل تركيبي رانكين بخار و رانكين آلي با محرك كلكتور خورشيدي سهموي خطي، از منظر انرژي و اگزرژي شبيه‌سازي گرديده است. پيكره‌بندي اول، سيكل بخار ساده با محرك كلكتور سهمي خطي بوده و دو پيكره‌بندي سيكل تركيبي به اين شكل عمل مي‌كنند كه در پيكره‌بندي دوم (سيكل تركيبي با مبدل واسطه)، با افزايش فشار كندانسور بخار، از دفع گرما در آن به عنوان محرك دما پايين سيكل رانكين آلي استفاده مي‌شود و در پيكره‌بندي سوم (سيكل تركيبي بدون مبدل واسطه)، از سيال محرك خورشيدي كاهش دما يافته خروجي از اواپراتور سيكل بخار، به عنوان محرك سيكل رانكين آلي استفاده مي‌شود. نتايج شبيه‌سازي در حالت ورودي پايه نشان مي‌دهد كه پيكره بندي سوم بيشترين مقدار كار و بازگشت ناپذيري و پيكره بندي دوم كمترين كار و بازگشت ناپذيري را دارا‌ است كه در اين حالت افزايش فشار كندانسور سيكل بخار باعث مي‌گردد كه كار سيكل تركيبي با مبدل واسطه از كار سيكل بخار ساده نيز كمتر گردد. از سوي ديگر پيكره بندي دوم بيشترين مقدار بازده انرژي و اگزرژي خورشيدي را در ميان سه پيكره بندي دارا مي‌باشد كه اين مورد به دليل كاهش مساحت كلكتور مورد نياز در اين پيكره بندي است

gas and electricity, application of clean and renewable energies such as solar thermal energy nowadays is highly considered. In this research, at first, simple steam Rankine cycle and two different configurations of combined steam and organic Rankine cycles with parabolic trough solar collector as heat source are simulated from energetic and exergetic points of view. First configuration was basic steam Rankine cycle with parabolic trough solar collector (PTSC) as heat source, and other configurations of the combined cycle worked as follows: In the second configuration (combined cycle with intermediate heat exchanger), with the increase of steam condenser pressure, heat dissipation in condenser is used as heat source for bottoming organic Rankine cycle and in the third configuration (combined cycle without intermediate heat exchanger), reduced-temperature solar fluid moving output of steam Rankine cycle acted as the organic Rankine cycle heat source. Simulation results in the basic input state show that third configuration has the maximum amount of work and irreversibility and second configuration has the minimum amount of work and irreversibility which, in this case, increase in the steam cycle condenser pressure leads to the reduction of work of combined cycle with intermediate heat exchanger, even lower than the simple steam cycle. On the other hand, second configuration has the maximum solar energy and exergy efficiency among three configurations which is due to the reduction of collector area required in this configuration.