تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژی-اقتصادی بازیافت انرژی‌های اتلافی یک موتور دیزلی با به‌کارگیری یک سیکل رانکین آلی دوگانه

در تحقیق حاضر، تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژی اقتصادی استفاده از گرمای اتلافی یک موتور دیزل به‌منظور تولید توان مورد بررسی قرار گرفته است. در سیکل دوگانۀ مورد استفاده، سیکل دمابالا به‌منظور استفاده از انرژی گازهای خروجی اگزوز و سیکل دماپایین به‌منظور بازیافت گرمای اتلافی هوای ورودی و سیال خنک‌کن موتور به‌ترتیب از r245fa و r134a به عنوان سیال کاری استفاده می‌کنند. تحلیل انرژی نشان می‌دهد که مقادیر توان خالص سیکل دماپایین، سیکل دمابالا و توان خالص سیکل به‌ترتیب برابر با kw 45/11، kw 98/6 و kw 65/16 می‌باشد. همچنین راندمان انرژی و اگزرژی سیکل به‌ترتیب برابر با 36/17 % و 29/28 % بدست می‌آید. نتایج تحلیل اقتصادی نشان می‌دهد که اواپراتور و توربین سیکل دمابالا بیشترین میزان هزینۀ کلی را نسبت به سایر اجزای سیکل داشته و ضروری است بیشتر از سایر اجزای سیستم مورد توجه قرار گیرند. به‌علاوه، فاکتور اگزرژی اقتصادی کلی سیکل برابر با 52/32 % می‌باشد. بنابراین 48/67 % از هزینه‌های کلی سیکل به‌دلیل تخریب اگزرژی است که اواپراتور سیکل دمابالا سهم به‌سزایی در این هزینه‌ها دارد. بررسی پارامتری عوامل موثر بر عملکرد سیکل نشان می‌دهد که با افزایش دمای گازهای خروجی اگزوز، توان تولیدی و هزینه‌های سرمایه‌گذاری و تعمیر و نگهداری هر دو توربین افزایش می‌یابد. با این‌حال هزینۀ واحد تولید انرژی الکتریکی توربین دماپایین و دما بالا با افزایش دمای گازهای خروجی اگزوز به ترتیب کاهش و افزایش می‌یابند. همچنین با افزایش دبی جرمی گازهای خروجی اگزوز، توان تولیدی و هزینۀ واحد تولید انرژی الکتریکی توربین‌های دما بالا و دما پایین افزایش می‌یابد.

thermodynamic and exergoeconomic analysis of waste energy recovery of a diesel engine using a dual organic rankine cycle

in the present research, the thermodynamic and exergoeconomic analysis of using the waste heat of a diesel engine to produce power has been investigated. in the dual cycle used, the high temperature cycle uses the energy of the exhaust gases and the low temperature cycle uses r245fa and r134a as the working fluid, respectively, in order to recover the waste heat of the intake air and engine cooling fluid. energy analysis shows that the net power values of low temperature cycle, high temperature cycle and net power of the cycle are equal to 11.45 kw, 6.98 kw and 16.65 kw, respectively. also, the energy and exergy efficiency of the cycle are obtained as 17.36% and 28.29%, respectively. the results of the economic analysis show that the evaporator and turbine of the high temperature cycle have the highest overall cost compared to other cycle components and it is necessary to pay more attention than other system components. in addition, the overall exergy economic factor of the cycle is equal to 32.52%. therefore, 67.48% of the total costs of the cycle are due to exergy destruction, and the high temperature cycle evaporator has a significant contribution to these costs.