بهینه سازی عملکرد سیکل رانکین آلی مبتنی بر مطالعه مقایسه ای روش‌های باکس-بهنکن و مرکب مرکزی

در این مقاله با کمک مدلسازی ترمودینامیکی سیکل رانکین آلی، تاثیر برخی پارامترها بر راندمان حرارتی و حرارت ورودی سیکل با استفاده از روش طرح ریزی آزمایش‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. بابهره گیری از این تکنیک و ترکیب آن با مدل حذف رگرسیون پس گرد مقدار راندمان حرارتی و حرارت ورودی سیکل به صورت توابعی از پارامترهای موثر معرفی می شوند. در این راستا ابتدا با مقایسه دو روش پاسخ سطح و انتخاب رویه طراحی مرکب مرکزی، مقادیر توابع پاسخ بر اساس متغیرهای ورودی مشخص شده اند. مقادیر عددی حاصل از توابع منتج از روش پاسخ سطح مرکب مرکزی، همخوانی خوبی با سایر مقالات معتبر دارد. نتایج نشان می‌دهند که از میان پارامترهای موثر، مقادیر دمای ورودی توربین، راندمان آیزنتروپیک توربین و نسبت دبی های جرمی سیال عامل به آب خنک کننده کندانسور، بیشترین تاثیر را بر راندمان حرارتی دارند و همچنین برای حرارت ورودی به سیکل نیز بیشترین تاثیر پذیری در تغییر دبی سیال عامل، اختلاف دمای کندانسور و دمای ورودی به توربین سیکل رانکین آلی مشاهده می شود. نتایج بهینه سازی عددی بر مبنای تابع مطلوبیت و رویه پاسخ مرکب مرکزی نیز نشان دهنده حصول راندمانی معادل با 36% به ازای حرارت ورودی kw130 است.

Performance optimization of organic Rankin cycle (ORC) based on comparative study of Box –Behnken and central Composite design methods

In this paper, with the aid of thermodynamic modeling of Organic Rankin Cycle (ORC), the effect of some parameters on the thermal efficiency and input heat of ORC is examined using design of experiment method. By this technique, along with the Backward Elimination Regression model, the values of thermal efficiency and input heat of ORC are introduced as a function of effective parameters. For this purpose, first, by comparing the two methods of surface response and selecting the central composite design procedure, the values of response functions were computed based on the input variables. The numerical values derived from these functions resulting from RSM central composite design are in good agreement with published theoretical results in literatures. The results show that among the effective parameters, turbine inlet temperature values, turbine isentropic efficiency , and mass flow ratio have most significant effect on thermal efficiency and also for input heat to ORC the most effective parameters are flow rate of working fluid, condenser temperature and input temperature of ORC’s turbine. In order to numerical optimization according to the operating conditions of real cycles based on the desirability function and the central composite design procedure, it was revealed that the thermal efficiency is close to 36% for the heat input of 130 kW.