شبیه‌سازی، تحلیل و بهینه‌سازی ترمودینامیکی دو چرخه جدید ترکیبی توان-تبرید با استفاده از انرژی کرایجونیک lng

در مطالعه حاضر برای استفاده بهینه از انرژی کرایجونیک lng و کاهش تلفات اگزرژی ناشی از اختلاف دمای بالا در فرایند انتقال گرما، دو چرخه جدید ترکیبی توانتبرید معرفی گردید. چرخه های ترکیبی جدید شامل یک چرخه تبرید تراکمیاجکتوری و دو چرخه رانکین با فشار کاری پایین و بالا می باشد که در آن توان مورد نیاز کمپرسور چرخه تبرید تراکمیاجکتوری توسط توان تولیدی در توربین های دو چرخه رانکین تامین می شود.  از مزایای دو چرخه جدید ترکیبی می توان به افزایش انرژی سرمایی کسب شده در مقایسه با تبخیر مستقیم lng اشاره نمود. با استفاده از قوانین اول و دوم ترمودینامیک و فرض مدل سطح ثابت برای اجکتور تحلیل ترمودینامیکی و همچنین بهینه سازی برای هر دو چرخه جدید ترکیبی توانتبرید انجام شد. با تحلیل پارامترهای طراحی مشاهده شد که با افزایش فشار تخلیه پمپ و کاهش فشار خروجی توربین چرخه رانکین فشار پایین راندمان گرمایی بیشینه، راندمان اگزرژی بیشینه و نسبت افزایش انرژی سرمایی در هر دو چرخه جدید ترکیبی توانتبرید افزایش می یابد. با انجام بهینه سازی در مرزهای تعیین شده برای پارامترهای طراحی، بیشینه راندمان گرمایی و راندمان اگزرژی در چرخه і به ترتیب برابر %77.31 و %23.69، و در چرخه іі %87.49 و 95%/23 شد همچنین بیشترین نسبت افزایش انرژی سرمایی قابل کسب  نسبت به تبخیر مستقیم lng، در دو چرخه і و іі به ترتیب %63.37 و %73.9 بدست آمد.

Simulating, Analyzing, and Thermodynamic Optimizing of Two Novel Combined Power-Refrigeration Cycles through Cryogenic LNG Energy

The present study aimed to introduce two novel powerrefrigeration combined cycles into optimal usage of LNG cryogenic energy and reducing exergy losses due to hightemperature difference in the heat transfer process. The combined cycles include a compressionejector refrigeration cycle and two low and highpressure Rankine cycles in which the power required to operate the compressionejector refrigeration cycle’s compressor is provided by the power generated by the twocycle Rankin turbines. Increasing the cooling energy compared to direct LNG evaporation is considered as the benefits of the novel combined cycles. A thermodynamic analysis, along with optimizing both novel combined powerrefrigeration cycles, was performed through the first and second thermodynamics laws and the fixed surface model assumption for the ejector. Analyzing the design parameters demonstrated that the maximum thermal and exergy efficiency and maximum refrigeration increasing ratio in both novel combined powerrefrigeration cycles increase as the pump discharge pressure increases and the output pressure of Rankine cycle turbine reduces. The maximum thermal and exergy efficiency in cycle (І) were 77.31% and 23.69%, and 87.49% and 23.95% in cycle (ІІ), respectively through performing optimization in the boundaries set for the design parameters. Finally, the highest refrigeration increasing ratio to direct evaporation of LNG for cycle І and ІІ was 63.37% and 73.9%, respectively.