تحلبل اگزرژی و بهینه سازی یک سیکل توان برایتون تراکم مجدد با سیالات عامل مختلف (co2 و n2o)
چکیده
در سالیان اخیر، استفاده از سیالات عاملی چون هلیم، دی اکسید کربن و نیتروس اکسید، به علت در دسترس بودن و داشتن حداقل فعل و انفعالات شیمیایی و دانسیته بالا و همینطور قابلیت جذب انرژی گرمایی تا دمای بالاتر از c° 1000، در سیکل های توربین گازی متداول شده است. لذا با پیشرفت در عرصه انرژی هسته ای و تولید انرژی حرارتی بالاتر، می توان بجای نیروگاه های سنتی بخار، از سیکل توربین گازی با سیالات عاملی چونco2 یا he و یا n2o استفاده نمود. در این پروژه بهینه سازی نسبت فشار کمپرسور و فشار متوسط بین توربین های hp و lp را که منجر به راندمان حرارتی ماکزیمم برای سیکل تراکم مجدد s-co2 و s-n2o با گرمایش مجدد می شود، در راکتورهای هسته ای نسل آینده انجام می گیرد. اثر شرایط کاری مختلف و کار اجزا روی مقدار بهینه و راندمان سیکل نیز مورد مطالعه قرار می گیرد. سپس آنالیز اگزرژی با اثر پارامترهای کاری روی نسبت فشار بهینه، راندمان اگزرژی و برگشت ناپذیری اجزا، انجام می گیرد. نهایتا یک مقایسه بین سیکل تراکم مجدد با گرمایش مجدد و بدون گرمایش مجدد نیز صورت می گیرد. نتایج نشان می دهد که راندمان حرارتی با یک کاهش در دمای مینیمم سیکل، بهبود می یابد و با افزایش در دمای ماکزیمم سیکل و فشار ماکزیمم نیز بهبود می یابد. عواملی همچون استفاده از بازیاب های دما بالا و دما پایین و کمپرسور تراکم مجدد (مشروط براینکه تراکم مستقیم بدون پس زدن گرما داشته باشد) برای افزایش بازده سیکل موثر می باشند. همینطور در تحلیل اگزرژی نیز نتایج نشان می دهد که برگشت ناپذیری مبدل های حرارتی در مقایسه با توربو ماشینها بسیار قابل توجه می باشد و اثر بازیاب htr نسبت به بازیاب ltr، روی بازده قانون دوم بسیار برجسته تر می باشد. اثر حداقل دمای کاری، نسبت به حداکثر دمای کاری، روی نسبت فشار بهینه و بازده قانون دوم، بیشتر می باشد. در نهایت، هرچند که سیال عامل n2o معایبی دارد، ولی در مجموع، در شرایط یکسان کاری، دارای بازده قانون اول و بازده قانون دوم بالاتری نسبت به سیال عامل co2 می باشد.