پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 9 |
| تعداد شمارهها | 446 |
| تعداد مقالات | 5,719 |
| تعداد مشاهده مقاله | 8,018,486 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,527,293 |
تحلیل ترمودینامیکی و مقایسه دو آرایش جدید تولید سهگانه (توان، هیدروژن و گرمایش) با استفاده از انرژی زمین گرمایی | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 14، دوره 53، شماره 5، مرداد 1400، صفحه 2983-3002 اصل مقاله (3.46 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2020.17411.6597 | ||
| نویسندگان | ||
| مهران عبدالعلی پورعدل1؛ محسن رستمی2؛ شهرام خلیل آریا* 1 | ||
| 1گروه مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
| 2کارشناسی ارشد، دانشکده هوافضا، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این مطالعه دو چرخه جدید تولید همزمان (توان، هیدروژن و گرمایش) مورد تحلیل ترمودینامیکی و بهینهسازی قرار گرفته است. برای چرخههای پیشنهادی، این دو سیستم توسط قسمت تولید توان از هم متمایز شدهاند، یا به عبارت دیگر چرخه رانکین آلی و چرخه کالینا برای تولید توان استفاده شده است. همچنین در این دو سیستم از آب گرمکن داخلی برای گرمایش و الکترولایزر غشاء پروتونی برای تولید هیدروژن استفاده شده است. پس از شبیهسازی ترمودینامیکی، یک بررسی جامع به ازای پارامترهای تأثیرگذار روی تولید هیدروژن، توان خالص، گرمایش، بازده حرارتی و بازده اگزرژی دو آرایش تولید همزمان انجام شده است. همچنین در نهایت نسبت به بازده اگزرژی بهینهسازی شده است. طبق نتایج این بررسی، بازده اگزرژی و تولید هیدروژن نسبت به دمای اواپراتور چرخه تولید همزمان بر اساس رانکین آلی دارای مقدار بهینه است درحالیکه برای چرخه تولید همزمان بر مبنای کالینا، صعودی میباشند. همچنین طبق بررسی انجام شده برای سیالهای عامل مختلف برای قسمت رانکین آلی، سیال عامل R152aمقدار هیدروژن بیشتری تولید میکند. بر اساس نتایج بهینه برای دمای 120 درجهی سلسیوس منبع گرم، چرخهی تولید همزمان بر مبنای کالینا دارای بازده اگزرژی و تولید هیدروژن بیشتری نسبت به چرخهی تولید همزمان بر مبنای چرخهی رانکین آلی میباشد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| تحلیل ترمودینامیکی؛ تولید همزمان؛ مبدل غشاء پروتونی؛ کالینا؛ چرخهی رانکین آلی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Thermodynamic analysis and comparison of two new tri-generation (hydrogen, power, heating) systems using geothermal energy | ||
| نویسندگان [English] | ||
| mehran abdolalipouradl1؛ mohsen rostami2؛ Shahram Khalilarya1 | ||
| 1Mechanical Engineering Department, Faculty of engineering, Urmia University, Urmia, Iran | ||
| 2Faculty of Aerospace Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, two new multi-generation (hydrogen, power, heating) systems are thermodynamically analyzed and optimized. For the proposed cycles, the two systems are distinguished by the power generation cycle, so that the organic Rankine cycle and the Kalina cycle are used to produce power. Both systems also use domestic water heater for heating and proton exchange membrane electrolyzer for hydrogen production. After the thermodynamic simulation, a comprehensive study was performed for evaluating the parameters affecting hydrogen production, net output power, heating, thermal efficiency and exergy efficiency of two cogeneration systems and finally, an optimization was performed from an exergy efficiency point of view. According to the results of this study, for the organic Rankine cycle-based tri-generation system, when evaporator temperature increases exergy efficiency and hydrogen production show optimum values while for Kalina cycle-based tri-generation system, hydrogen production and exergy efficiency increase. Also, according to the study of various operating fluids for the organic Rankine cycle, the R152a as an organic Rankine cycle fluid produces more hydrogen. Furthermore, based on the optimized results for 120 °C heat source temperature, the Kalina cycle-based tri-generation system has more exergy efficiency and more hydrogen production than the organic Rankine cycle-based tri-generation system. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Thermodynamic analysis, Tri-generation systems, Proton exchange membrane, Kalina, Organic Rankine cycle | ||
| مراجع | ||
|
[1] M. Abdolalipouradl, S. Khalilarya, S. Jafarmadar, Exergoeconomic analysis of a novel integrated transcritical CO2 and Kalina 11 cycles from Sabalan geothermal power plant, Energy Conversion and Management, 195 (2019) 420-435. [2] M. Abdolalipouradl, S. Khalilarya, S. Jafarmadar, The thermodynamic analysis of new combined cycle using Sabalan geothermal wells and LNG cold energy, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 52 (6) (2019) 21-30. (in persian) [3] M. Yari, A. Mehr, V. Zare, S. Mahmoudi, M. Rosen, Exergoeconomic comparison of TLC (trilateral Rankine cycle), ORC (organic Rankine cycle) and Kalina cycle using a low grade heat source, Energy, 83 (2015) 712-722. [4] A. Elsayed, M. Embaye, R. Al-dadah, S. Mahmoud, A. Rezk, Thermodynamic performance of Kalina cycle system 11 (KCS11): feasibility of using alternative zeotropic mixtures, International Journal of Low-Carbon Technologies, 8(suppl_1) (2013) i69-i78. [5] M.F. Orhan, B.S. Babu, Investigation of an integrated hydrogen production system based on nuclear and renewable energy sources: Comparative evaluation of hydrogen production options with a regenerative fuel cell system, Energy, 88 (2015) 801-820. [6] T. Özgür, A.C. Yakaryılmaz, A review: Exergy analysis of PEM and PEM fuel cell based CHP systems, International Journal of Hydrogen Energy, 43(38) (2018) 17993-18000. [7] I. Dincer, Environmental and sustainability aspects of hydrogen and fuel cell systems, International Journal of Energy Research, 31(1) (2007) 29-55. [8] M. Rosen, Thermodynamic comparison of hydrogen production processes, International Journal of Hydrogen Energy, 21(5) (1996) 349-365. [9] D.R. Palo, R.A. Dagle, J.D. Holladay, Methanol steam reforming for hydrogen production, Chemical reviews, 107(10) (2007) 3992-4021. [10] J. Xu, W. Zhou, Z. Li, J. Wang, J. Ma, Biogas reforming for hydrogen production over nickel and cobalt bimetallic catalysts, International Journal of Hydrogen Energy, 34(16) (2009) 6646-6654. [11] H. Ghaebi, B. Farhang, T. Parikhani, H. Rostamzadeh, Energy, exergy and exergoeconomic analysis of a cogeneration system for power and hydrogen production purpose based on TRR method and using low grade geothermal source, Geothermics, 71 (2018) 132-145. [12] M. Ni, M.K. Leung, D.Y. Leung, Energy and exergy analysis of hydrogen production by a proton exchange membrane (PEM) electrolyzer plant, Energy conversion and management, 49(10) (2008) 2748-2756. [13] R. García-Valverde, N. Espinosa, A. Urbina, Simple PEM water electrolyser model and experimental validation, international journal of hydrogen energy, 37(2) (2012) 1927-1938. [14] A. Şencan, K.A. Yakut, S.A. Kalogirou, Exergy analysis of lithium bromide/water absorption systems, Renewable energy, 30(5) (2005) 645-657. [15] M. Jradi, S. Riffat, Tri-generation systems: Energy policies, prime movers, cooling technologies, configurations and operation strategies, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 32 (2014) 396-415. [16] V. Zare, A comparative thermodynamic analysis of two tri-generation systems utilizing low-grade geothermal energy, Energy conversion and management, 118 (2016) 264-274. [17] H. Ganjehsarabi, Mixed refrigerant as working fluid in Organic Rankine Cycle for hydrogen production driven by geothermal energy, International Journal of Hydrogen Energy, 44(34) (2019) 18703-18711. [18] A. Karapekmez, I. Dincer, Thermodynamic analysis of a novel solar and geothermal based combined energy system for hydrogen production, International Journal of Hydrogen Energy, (2018). [19] Y.E. Yuksel, M. Ozturk, I. Dincer, Analysis and performance assessment of a combined geothermal power-based hydrogen production and liquefaction system, International Journal of Hydrogen Energy, 43(22) (2018) 10268-10280. [20] I. Dincer, C. Zamfirescu, Renewable‐energy‐based multigeneration systems, International Journal of Energy Research, 36(15) (2012) 1403-1415. [21] H. Kianfard, S. Khalilarya, S. Jafarmadar, Exergy and exergoeconomic evaluation of hydrogen and distilled water production via combination of PEM electrolyzer, RO desalination unit and geothermal driven dual fluid ORC, Energy Conversion and Management, 177 (2018) 339-349. [22] M. Abdolalipouradl, S. Khalilarya, F. Mohammadkhani, Thermodynamic analaysis of a novel power, cooling, hydrogen and oxygen multi-generation combined cycle based on Sabalan geothermal wells, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, article in press. (in persian) [23] m. abdolalipouradl, S. Khalilarya, s. jafarmadar, Exergy analysis of a new proposal combined cycle from Sabalan geothermal source, Modares Mechanical Engineering, 18(4) (2018) 11-22. (in persian) [24] M. Abdolalipouradl, S. Khalilarya, S. Jafarmadar, The thermodynamic analysis of a novel integrated transcritical CO2 with Kalina 11 cycles from Sabalan geothermal wells, Modares Mechanical Engineering, 19(2) (2019) 335-346. (in persian) [25] A. Bejan, G. Tsatsaronis, M. Moran, Thermal design and optimization, John Wiley & Sons, 1996. [26] J. Ahrendts, Reference states, Energy, 5(8-9) (1980) 666-677. [27] A. Aali, N. Pourmahmoud, V. Zare, Exergoeconomic analysis and multi-objective optimization of a novel combined flash-binary cycle for Sabalan geothermal power plant in Iran, Energy Conversion and Management, 143 (2017) 377-390. [28] M. Abdolalipouradl, S. Khalilarya, S. Jafarmadar, Energy and Exergy Analysis of a New Power, Heating, Oxygen and Hydrogen Cogeneration Cycle Based on the Sabalan Geothermal Wells, International Journal of Engineering, 32(3) (2019) 445-450. [29] S. Klein, F. Alvarado, EES—Engineering Equation Solver. F-Chart Software. 2002, in. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 882 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,162 |
||