شبیه سازی سیکل رانکین ارگانیک در EES 

 دپارتمان پژوهشی سفیر با دارا بودن برترین اساتید و دانشجوان دانشگاه تهران خدمات زیر را به دانشجویان در زمینه ی شبیه سازی سیکل ترمودینامیکی  ارائه می دهد

• شبیه سازی سیکل های ترمودینامیکی در متلب و EES
• شبیه سازی سیکل رنکین ارگانیک در EES
• شبیه سازی تمامی پروژه های مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی
• شبیه سازی مبدل های حرارتی در متلب و EES

در ادامه به شبیه سازی سیکل رنکین ارگانیک در EES پرداخته می شود.

شبیه سازی سیکل رانکین ارگانیک در EES

در هر موتور حرارتی، سیکل ترمودینامیکی­ وجود دارد که به دلیل تولید کار مفید در سیکل به آن سیکل قدرت می­ گویند. واضح است که سیکل قدرت به سیال‌کاری (Working Fluid) یا سیال‌عامل نیاز دارد.

سیال‌کاری در میان تجهیزات سیکل حرکت می‌کند و به عنوان یک واسطه، انرژی را جابه‌جا می‌کند. موتور حرارتی بنا به نوع سیال‌کاری به دو دسته‌ سیکل قدرت گازی و سیکل قدرت بخار تقسیم می‌شود. تفاوت این دو دسته در این است که در سیکل قدرت گازی، سیال‌کاری فقط در فاز گاز قرار دارد اما در دسته­ ی دوم سیال‌کاری تغییر فاز مایع-بخار را می‌گذراند.

. شبیه سازی سیکل رانکین ارگانیک در EES

بازیافت گرمای اتلافی نقش مهمی در مدیریت منابع انرژی ایفا می‌کند. از سیکل ارگانیک رانکین می‌توان برای بازیابی حرارت اتلافی دما پایین استفاده نمود. این سیکل مشابه سیکل رانکین بوده و فقط از سیالات ارگانیک به عنوان سیال‌کاری در آن استفاده می‌شود.

سیکل قدرت بخار با توجه به نام مخترع آن سیکل رانکین خوانده می‌شود. سیکل رانکین با توجه به سیال‌کاری و ساختار به انواع مختلفی تقسیم می‌شود. شناخته شده ترین سیال‌کاری، بخار آب است و از سیال‌های دیگر می‌توان به مخلوط آمونیاک و آب، آمونیاک، دی اکسید کربن و سیال‌های ارگانیک اشاره کرد.

اجزای اصلی سیکل بخار در یک واحد تولید برق حرارتی عبارتنداز: بویلر ، توربین بخار ، ژنراتور، کندانسور، برج خنک کن و پمپ های تغذیه.

ادامه

مشکلات اصلی استفاده از آب به عنوان ماده ناقل حرارت به شرح زیر است:

برای یک دمای چگالش در حدود دمای محیط، فشار بسیار پایینی مورد نیاز است. به عنوان مثال دمای چگالش ۴۵درجه سانتیگراد، فشاری زیر ۰٫۱ بار می خواهد و در نتیجه منجر به افزایش قطر طبقات بالایی توربین و کندانسور می شود.

به دلیل افزایش نسبت فشار خروجی و ورودی توربین بخار، طراحی توربین پیچیده تر شده و نیاز به استفاده از توربین های چند مرحله ای می شود.

برای اجتناب از تولید رطوبت در طبقات انتهایی توربین بخار، لازم است بخار به دماهای بالاتر سوپرهیت شود. این دماهای بالاتر بر روی طراحی و انتخاب جنس ماده توربین و مبدل های حرارتی تأثیر گذار است.

آب دمای تبخیر بالایی نیز دارد. در نتیجه نیاز به یک منبع حرارتی دارد که بتواند انرژی حرارتی فراوانی در سطوح دما بالا تحویل دهد.

به دلیل این مشکلات، استفاده از آب یا بخار آب به عنوان سیال ناقل حرارت در مواردی که یک منبع حرارتی اتلافی صنعتی در دماهای پایین در دسترس است، با محدودیت هایی مواجه می شود. گزینه مناسبتر در این موارد استفاده از سیکل های رنکین آلی ORC است. سیکل ORC بر مبنای اصول ترمودینامیکی یک سیکل بخار کلاسیک کار می کند و اجزای آن نیز همانند سیکل های بخار کلاسیک است با این تفاوت که سیال ناقل حرارت در آن متفاوت است. در این تکنولوژی از سیالات آلی نظیر تلوئن، پنتان یا سیلیکون اویل استفاده می شود.[۲]

سیال های ارگانیک

سیال های ارگانیک به سیال هایی می گویند که در فرمول شیمیایی خود دارای کربن هستند. بر این اساس تنها تفاوت سیکل ارگانیک رانکین (ORC) با سیکل بخار در نوع سیال‌کاری به کار رفته در سیکل است اما همین تفاوت اندک، در رفتار و کاربرد سیکل تغییرات مهمی ایجاد می‌کند.بخار اشباع نمودن سیال ارگانیک جهت استفاده در توربین، در دمای بسیار پایین تری نسبت به آب رخ می دهد، بدین ترتیب بازه دمایی سیکل ارگانیک رانکین پایین تر از سیکل رانکین بخار می باشد و می توان از سیکل ارگانیک رانکین در بازیابی حرارتی استفاده نمود.[۲]

منابع تامین کننده انرژی سیکل ارگانیک رانکین می تواند موارد زیر باشد:

۱- بیومس یا زیست توده

۲- حرارت اتلافی در صنایع از جمله گاز دودکش کوره ها در صنایع ذوب فلزات، شیشه سازی، کارخانه سیمان، پالایشگاه ها، توربین گاز و صنایع دیگر

۳- زمین گرمایی

۴- خورشید

در این کار سیکل رانکین ارگانیک در EES شبیه سازی شده است.

جهت دریافت فایل شبیه سازی سیکل رانکین ارگانیک در EES  از طریق تماس یا ارسال درخواست با ما در ارتباط باشید. 

سایر خدمات دپارتمان پژوهشی سفیر