بررسی انرژی و اگزرژی سیکل رنکین آلی تغذیه‌شده با حرارت بازیافتی کوره قوس الکتریکی

یکی از فرآیندهای موردتوجه جهت تبدیل گرمای اتلافی به توان، استفاده از حرارت اتلافی گازهای خروجی از کوره قوس الکتریکی است، که نوسان‌های زیادی از دو جهت درجه حرارت و نرخ جریان دارند. در این مطالعه ترکیب سیکل رنکین آلی با سیستم بازیافت حرارت جهت بازیافت حرارت گازهای دما پایین کوره قوس الکتریکی موردبررسی قرار گرفته است. اثر جمع کننده بخار بر روی کاهش نوسانات توان حرارتی خروجی از بویلر بازیافت حرارتی، نشان داده شده است. مدل ترمودینامیکی جمع کننده بخار، بر اساس مدل عدم تعادل حرارتی بین فاز مایع و بخار، شبیه‌سازی شده است. تغییرات فشار داخل جمع کننده بخار با دبی‌های جرمی مختلف بخار خروجی از آن بررسی شده است. با دبی خروجی 2/84 کیلوگرم بر ثانیه از جمع کننده توان حرارتی ثابت و پیوسته‌ای در مدت چهار فرآیند شبیه‌سازی ‌شده از کوره قوس الکتریکی در دسترس است. سیستم بازیافت حرارت و سیکل رنکین آلی از دیدگاه انرژی و اگزرژی در حالت گذرا مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. بازده انرژی و اگزرژی کل سیستم با سه سیال عامل ام‌ام، تلوئن و آر‌245‌اف‌آ سیکل رنکین آلی محاسبه شده است. سیال تلوئن با بازده حرارتی و اگزرژی به ترتیب 16/4 و 27/1 درصد  نسبت به دو سیال عامل دیگر گزینه مناسبی جهت استفاده در سیکل رنکین آلی است.

energy and exergy analysis of organic rankine cycle fed by electric arc furnace waste heat

in this study, the hybrid of organic rankine cycle with heat recovery system of low temperature gases in electric arc furnace has been investigated. moreover, the effect of the steam accumulator on stabilizing the mass and heat of exhaust gases of the heat recovery boiler is shown. hence, constant thermal power has been achieved for a longer period of time for the organic ranking cycle. the steam accumulator thermodynamic model is simulated based on the non - equilibrium thermal model for the liquid and vapor phases. furthermore, the steam accumulator pressure variations with different mass outflow rates have been investigated. constant and continuous thermal power has been reached with an output mass flow rate of 2.84 kg/s during four processes of the electric arc furnace. the transient state of the aforementioned hybrid system has been studied from the energy and exergy points of view. the energy and exergy efficiencies of the whole system are calculated with three working fluids hexamethyldisiloxane, toluene, and r245fa of the organic ranking cycle. toluene with thermal and exergy efficiencies of 16.4% and 27.1%, respectively, is suitable for use in the organic ranking cycle compared with the other two fluids.