مدلسازي و بهينه سازي سيستم توليد همزمان برق،سرمايش وگرمايش در شبكه‌هاي توزيع (موتور گازسوز - سيكل ارگانيك رانكين - سيكل تبريد اجكتوري -ترانسفورماتور قدرت)

دكتري

در پژوهش حاضر يك سيستم توليد همزمان برق، سرمايش و گرمايش به منظورتامين ولتاژ پايدار مورد نياز در گره¬هاي موجود در شبكه توزيع برق، پيشنهاد شده¬است. با موتورگازسوز، برق مورد نياز از طريق گره مشخص به شبكه تزريق مي¬گردد. بعلاوه از سيكل ارگانيك رانكين براي بازيافت حرارت اتلافي موتورگازسوز و توليد مجدد برق استفاده شده¬است. بنابراين براي افزايش ولتاژ برق توليدي توسط موتورگازسوز و سيكل ارگانيك رانكين، به ولتاژ شبكه توزيع، به يك ترانسفورماتور قدرت نياز است. براي جلوگيري از كاهش ظرفيت و يا خروج از مدار، اين ترانسفورماتور¬هاي قدرت بايد خنك¬كاري شوند. خنك¬كاري ترانسفورماتور قدرت در شبكه توزيع با استفاده از سيستم تبريد اجكتوري و حرارت بازيافت شده توسط كندانسور سيكل ارگانيك رانكين انجام مي¬گردد. لذا در اين پژوهش، مدلسازي كل سيستم شامل سيكل ارگانيك رانكين، سيكل تبريد اجكتوري و ترانسفورماتور قدرت انجام شده است وسپس بهينه¬سازي سيستم با كمينه¬كردن تلفات اگزرژي سيستم و بيشينه¬كردن سود نسبي ساليانه¬ي سيستم، صورت پذيرفته¬¬است. براي موتورگازسوز با توان kW 1948 به صورت مجتمع با سيكل ORC-ERC، نتايج نشان مي¬دهد كه سيستم تبريد اجكتوري kW 1/271 سرمايش با ضريب عملكرد 33/0 فراهم مي¬كند كه دماي روغن ترانسفومر را حدود ℃2/20 كاهش داده و ظرفيت را 20% افزايش مي¬دهد. همچنين kW 6/225 توان توسط سيكل ORC با بازده 2/26 توليد مي¬گردد. با توجه به استفاده از سيستم¬هاي تبريد اجكتوري، در مورد روش محاسبات هندسه اجكتورها و شكل¬بندي سيكل¬هاي تبريد اجكتوري، روش¬هاي نوآورانه¬اي در فصل سوم ارائه شده¬است. سيكل تبريد اجكتوري داراي ضريب عملكرد كوچكي مي‌باشد و تركيب آن با سيكل تبريد تراكمي موجب توليد يك سيكل تركيبي اجكتوري- تراكمي و افزايش ضريب عملكرد آن خواهد شد. موضوع بهينه‌سازي اين سيكل تا به حال بررسي نشده است، به علاوه انتخاب و كنترل هندسه اجكتور براي عملكرد واقعي آن در چنين سيكلي نيز بحث نشده است. براي انجام بهينه‌سازي سيكل تبريد تركيبي اجكتوري- تراكمي، دو تابع هدف بازده اگزرژي و مجموع هزينه سالانه انتخاب شدند. با استفاده از نتايج حاصله از بهينه‌سازي و مدل‌سازي عددي(CFD)، عملكرد صحيح اجكتور (چوك شدن جريان در گلوگاه نازل اوليه و ايجاد شوك در محفظه اختلاط)، كنترل گرديد. در ادامه يك سيكل تركيبي تبريد تراكمي-اجكتوري نوآورانه ارائه گرديد. اين سيكل تبريد تركيبي از سيكل تبريد با اجكتور بخار-بخار با انرژي ورودي حرارتي و سيكل تبريد با اجكتوري مايع-بخار با انرژي ورودي الكتريكي (در كمپرسور) تشكيل شده است از بهينه‌سازي دو هدفه استفاده شد كه راندمان اگزرژي و هزينه كلي ساليانه به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شدند. تحليل سيكل جديد ارائه شده در اين پژوهش، ضريب عملكرد بالاتري به ميزان 18%، بازده اگزرژي بالاتر به ميزان 25%، ميزان مصرف انرژي الكتريكي كمتر به ميزان 31% و هزينه ساليانه كمتر به ميزان 8% براي يك ظرفيت سرمايش معين در مقايسه با ساير سيكل¬هاي تبريد اجكتوري-تراكمي را نشان مي¬دهد.

195008

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر سپهر صنايع