تحلیل ترمودینامیکی و بهبود عملکرد سیکل ارگانیک رانکین

بازیافت گرمای اتلافی نقش مهمی در مدیریت منابع انرژی ایفا می کند. از سیکل ارگانیک رانکین می توان برای بازیابی حرارت اتلافی دما پایین استفاده نمود. این سیکل مشابه سیکل رانکین بوده و فقط از سیالات ارگانیک به عنوان سیال کاری در آن استفاده می شود. در تحقیق حاضر به منظور بهبود عملکرد سیکل، تحلیل انرژی و اگزرژی در سیکل انجام گرفت و تاثیرات استفاده از سیالات کاری خالص مختلف، سیالات کاری مخلوط مختلف با شیب های دمایی متفاوت هنگام تغییر فاز، تاثیرات سوپرهیت کردن بخار ورودی به توربین، تاثیرات استفاده از مبدل حرارتی داخلی و تاثیرات اختلاف دماهای مختلف ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی بر عملکرد سیکل سنجیده شد. با ثابت در نظر گرفتن دمای ورودی و خروجی سیال حامل حرارت منبع حرارتی و دبی جرمی آن مقایسه ای منطقی در سنجش تاثیرات پارامترهای مختلف بر عملکرد سیکل صورت گرفت و عوامل بهبود دهنده ی عملکرد سیکل بدست آمد. از جمله عواملی که موجب افزایش راندمان می گردند عبارتند از: اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی کم باشد استفاده از مبدل حرارتی داخلی مناسب و در غیر این صورت نامناسب است. تقریبا می توان گفت اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی کم باشد و از مبدل حرارتی داخلی هم استفاده شده باشد، سوپرهیت کردن بخار ورودی به توربین مناسب و در غیر این صورت نامناسب است. اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی کم باشد، استفاده از سیالات کاری با دمای بحرانی بالاتر موجب افزایش راندمان و اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی زیاد باشد، استفاده از سیال کاری با دمای بحرانی کمتر مناسب تر است. استفاده از سیال کاری مخلوط نسبت به سیال خالص موجب افزایش راندمان می شود، البته اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی کم باشد این تاثیر کمتر و اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی زیاد باشد این تاثیر بیشتر است. اگر اختلاف دمای جریان منبع حرارتی کم باشد، استفاده از سیال کاری مخلوط در پیکربندی با مبدل حرارتی داخلی باعث راندمان بهتری می شود نسبت به استفاده از سیال کاری مخلوط در پیکربندی ساده، این موضوع در حالتی که اختلاف دمای جریان منبع حرارتی زیاد باشد برعکس است. هرگاه سیال کاری مخلوط استفاده شده همزمان در تبخیرکننده و در چگالنده بهترین مطابقت دمایی را با جریان گرم و سرد داشته باشد بهترین راندمان بدست می آید.