تحلیل یک سامانه تولید همزمان توان و آب‌شیرین در کشتی با استفاده از تکنولوژی‌هایsco2 و msf-ro از منظر انرژی، اگزرژی و اگزرژواقتصادی

امروزه اقدام جهت توسعه پایدار در صنایع دریایی از اهداف هر کشوری است. کاهش اثرات زیست محیطی در کشتی‌ها به کمک بازیابی حرارت اتلافی و تولید آب شیرین می‌تواند از جمله این اقدامات در صنعت کشتی‌رانی باشد. حال سوال این است که چه سامانه انرژی برای تولید همزمان توان و آب شیرین در کشتی مناسب است؟ و اینکه این سامانه طراحی شده چه عملکردی دارد؟ در پژوهش حاضر با انتخاب زیر سامانه‌های مناسب و بررسی عملکرد ‌آن‌ها در تعامل با یکدیگر به پاسخ این پرسش‌ها خواهیم پرداخت. با بازیابی حرارت اتلافی موتور کشتی در چرخه کربن‌دی‌اکسید فوق بحرانی با ریکوپراتور به تولید توان پرداخته خواهد شد که منجر به کاهش مصرف سوخت می‌گردد. در ادامه با استفاده ترکیبی از دو سامانه انبساط ناگهانی چند مرحله‌ای یکبارگذر و اسمز معکوس به تولید آب شیرین مورد نیاز کشتی پرداخته می‌شود. کد نویسی در محیط matlab و شبیه‌سازی در نرم‌افزار thermoflow از ابزار‌های تحلیلی در این پژوهش هستند. سامانه پیشنهادی از نقطه‌نظر‌های انرژی، اگزرژی واگزرژواقتصادی مورد بحث قرار می‌گیرد و در نهایت تحلیل حساسیت صورت می‌پذیرد. نتایج نشان می‌دهد سامانه پیشنهادی سامانه پیشنهادی قابلیت تولید kg/s 1.09 آب‌شیرین دارد که 66% آن سهم واحد نمک‌زدایی حرارتی است. در این سامانه پیشنهادی راندمان انرژی و اگزرژی تولید همزمانی به ترتیب 74.5% و 42.43% است. نرخ تخریب هزینه در اگزرژی در واحد نمک‌زدایی حرارتی $/hr 27.17 است و در واحد اسمز معکوس $/hr 0.21 است. این در حالی است که بیشترین تخریب اگزرژی در واحد نمک‌زدایی انبساط ناگهانی و بعد در موتور درنسوز است. باید اشاره کرده که چرخه کربن‌دی‌اکسید فوق بحرانی با تولید kw 85.30 توان خالص به راحتی پاسخ‌ گوی نیاز پمپ واحد اسمز معکوس می‌باشد.

analysis of a cogeneration of power and fresh water system onboard using sco2 and msf-ro technologies from the perspective of energy, exergy and exergoeconomic

today, action for sustainable development in marine industries is one of the goals of every country. reducing the environmental impact of ships by recovering waste heat and producing fresh water can be one of these measures in the shipping industry. now the question is, what system is suitable for the cogeneration of power and fresh water in the ship? and what is the function of this designed system? in the current research, we will answer these questions by selecting appropriate sub-systems and examining their performance in interaction with each other. by recovering the wasted heat of the ship s engine in the supercritical carbon dioxide cycle with a recuperator, power will be produced, which will lead to a reduction in fuel consumption. in the following, the production of freshwater required by the ship will be discussed using a combination of two single-pass multi-stage flash desalination systems and reverse osmosis. coding in matlab environment and simulation in thermoflow software are analytical tools in this research. the proposed system is discussed from the points of view of energy, exergy, and exergoeconomic and finally, a sensitivity analysis is done. the results show that the proposed system can produce 1.09 kg/s of fresh water, 66% of which is the share of the thermal desalination unit. in this proposed system, the energy efficiency and exergy of cogeneration are 74.5% and 42.43%, respectively. the cost of exergy destruction rate in the thermal desalination unit is 27.17 $/hr and in the reverse osmosis unit is 0.21 $/hr. meanwhile, the biggest exergy destruction is happening in the thermal desalination unit and then in the internal combustion engine. it should be noted that the supercritical carbon dioxide cycle with the production of 85.30 kw of net power easily meets the needs of the pump of the reverse osmosis unit.