تحلیل ترمواقتصادی سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز، توربین بخار برای دو حالت اتصال مستقیم و غیر مستقیم پیل سوختی و توربین گاز

در کار حاضر سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز و توربین بخار از نظر اقتصادی و ترمودینامیکی بررسی شده است. به منظور تحلیل اقتصادی هزینه سالیانه شده و برای تحلیل ترمودینامیکی با حل معادله بقای انرژی، راندمان انرژی بدست آمده است. اتصال پیل و توربین گاز، به صورت مستقیم یا غیر‌مستقیم و همچنین گرمایش واکنشگرهای ورودی به پیل، تماما با خروجی توربین گاز یا پیش گرمایش با خروجی توربین گاز و گرمایش نهایی با خروجی محفظه پس‌سوز، چهار پیکربندی متفاوت ایجاد می‌کنند که از نظر اقتصادی و ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. این چهار پیکربندی می توانند شرایطی را ایجاد کنند که فشار کاری پیل و توربین گاز متفاوت یا یکسان باشد و از طرفی دمای کارکردی متفاوتی برای پیل ایجاد شود. نتایج نشان می‌دهد که سیستم ترکیبی با اتصال مستقیم و گرمایش واکنشگرها تنها با خروجی توربین گاز، به‌ازای شدت جریان a/m2 1000 با راندمان 59.3% و هزینه سالیانه $/year 416290 مناسب‌ترین سیستم به لحاظ ترمودینامیکی و به‌ازای شدت جریان a/m2 5000 با راندمان 52.7% و هزینه سالیانه $/year 212438 مناسب‌ترین سیستم به لحاظ اقتصادی است.

Thermoeconomic Analysis of the Solid Oxide Fuel Cell, Gas Turbine and Steam Turbine Hybrid System for Fuel Cell and Gas Turbine Direct and Indirect Connection

In the present study, a computer program is developed which can be used for thermal analysis and evaluation of radiators with corrugated louvered fin and flat tube. This program is able to capture all the geometrydependent aspects of heat transfer regarding these radiators. It also gains the monitoring capability of the air flow nonuniformity through the radiator also called air maldistribution. The program showed a good agreement when it was tested against experimental data. The maximum error in the experimented range of cooling flowrate and air velocity is 5%. Two important parametric studies have been performed on air maldistribution and radiator aspect ratio effects on the radiator thermal performance. Results show that air maldistribution reduces thermal performance by 20%. Increasement of aspect ratio introduces up to 45% performance improvement. Finally, a novel efficient geometry for fin profiles has been introduced and its improving effect on thermal performance is shown using the program.