تحلیل ترمودینامیکی سیستم تولید سه‌گانه جدید برای بازیافت حرارت اتلافی در صنایع نفت و گاز

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی ارومیه

2 استاد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

3 کارشناس بخش مدیریت بازرگانی، شرکت پالایش و پخش فرآورده‌های نفتی ایران، تهران، ایران

4 استادیار مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

بررسی انرژی و اگزرژی سیستم تولید سه‌گانه جدید بر اساس بازیافت انرژی به وسیله مبدل حرارتی لوله گرمایی حلقه‌ای از گازهای خروجی از دودکش توربین گاز برای حالت خورشیدی و ذخیره‌سازی انرژی انجام گرفته است. اثر دمای ورودی گاز خروجی از دودکش توربین گاز بر روی بازده‌های انرژی و اگزرژی و نسبت انرژی الکتریکی به گرمایی سیستم تولید سه‌گانه مورد بررسی قرار گرفته است. با افزایش ‌دمای ‌ورودی ‌گاز اتلافی، بازده انرژی افزایش و بازده اگزرژی و نسبت انرژی‌ الکتریکی به گرمایی کاهش می‌یابد. این نتایج به روشنی نشان می‌دهد که ارزیابی عملکرد سیستم تولید سه‌گانه بر اساس آنالیز انرژی کافی نیست و ارزیابی دقیق‌تر باید شامل آنالیز اگزرژی نیز باشد. این مطالعه به کسب اطلاعات بیشتر در مورد نقش دمای گاز ورودی دودکش توربین گاز بر روی عملکرد بازیافت گاز دودکش از نظر ترمودینامیکی، کمک می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Thermodynamic analysis of a trigeneration system for waste heat recovery in the oil and gas industry

نویسنده [English]

  • Vahid Beygzadeh 1
1 Ph.d student, Urmia University of Technology
چکیده [English]

The energy and exergy analysis of a newhybrid loop heat pipe (LHP) heat exchanger trigeneration system is studied through energy and exergy efficiency parameters. The effect of exhaust gas inlet temperature on both energy and exergy efficiencies, and electrical to thermal energy ratio of the system are investigated. The energy efficiency increases with increasing exhaust gas inlet temperature but exergy efficiency and electrical to thermal energy ratio decreases. These results clearly show that performance evaluation of trigeneration system based on energy analysis is not adequate and hence more meaningful evaluation must include exergy analysis. The present analysis contributes to further information on the role of exhaust gas inlet temperature influence on the performance of exhaust gas recovery and solar trigeneration from a thermodynamic point of view. Decision makers should find the methodology contained in this paper useful in the comparison and selection of advanced exhaust gas recovery and solar systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Exergy
  • LHP
  • Trigeneration
  • Solar Energy
  • Exhaust gas
  • Heat recovery
[1]   Heppenstall T, Advanced gas turbine cycles for power generation: a critical review, Appl Therm Eng, Volume 18, Issue 9-10 (1998) 837-846.

[2]   Jonsson M, Yan J, Humified gas turbines – a review of proposed and implemented cycles, Energy, Volume 30, Issue 7 (2005) 1013-1078.

[3]   Wei H, Hongguang J, Na Z, Xiaosong Z, Cascade utilization of chemical energy of natural gas in an improved CRGT cycle, Energy, Volume 32, Issue 4 (2007) 306-313.

[4]   Kuroki H, Hatamiya S, Shibata T, Koganezawa T, Kizuka N, Marushima S, Development of elemental technologies for advanced moist air turbine system, J. Eng. Gas Turbines Power, Volume 130, Issue 3 (2008).

[5]   Carapellucci R, A unified approach to assess performance of different techniques for recovering exhaust heat from gas turbines, Energy Convers Manag 50 (2009) 1218–1226.

[6]   Yaws, C.L, 1999. “Chemical Properties Handbook”. McGraw-Hill.

[7]   Bruno, Joan Carles, Lopez-Villada, Jesus, Letelier, Eduardo, Romera, Silvia, Coronas, Alberto, 2008. “Modelling and optimisation of solar organic rankine cycle engines for reverse osmosis desalination”. Applied Thermal Engineering, 28 (17-18), 2212–2226.

[8]   Kalogirou, Soteris, 2009. “Solar energy engineering: processes and systems”. Elsevier.

[9]   Yu.F. Maydanik, 2005. “Loop heat pipes”. Applied Thermal Engineering, 25 (1), 635–657.

[10]           M. Pauken, J.I. Rodriguez, 2000. “Performance characterisation and model verification of a loop heat pipe”. Society of Automotive Engineers (SAE), Paper No. 2000-01-0108.

[11]           Baumann, Jane, Rawal,Suraj., 2001. “Viability of Loop Heat Pipes for Space Solar Power Applications”. American Institute of Aeronautics and Astronautics, 3078 (1), 1–10.

[12]           Herold, K.E., Radermacher, R., Klein, S.A., 1996. “Absorption Chillers and Heat Pumps”. CRC Press.

[13]           Xudong Zhao, Zhangyuan Wang, Qi Tang, 2010. “Theoretical investigation of the performance of a novel loop heat pipe solar water heating system for use in Beijing, China”. Applied Thermal Engineering, 30 (16), 2526-2536.

[14]           Xingxing Zhang, Xudong Zhao, Jihuan Xu b, Xiaotong Yu, 2013. “Characterization of a solar photovoltaic/loop-heat-pipe heat pump water heating system”. Applied Energy, 102 (3), 1229–1245.

[15]           Khan, Jameel Ur Rehman, 2006. “Design and Optimization of a Distributed Generation System with the Production of Water and Refrigeration”. PhD Thesis, University of Florida.

[16]           Khaliq A, Kumar R, Dincer I. Exergy analysis of an industrial waste heat recovery based cogeneration cycle for combined power generation and refrigeration system. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Transactions of the ASME (Under Review) 2008.