ارزیابی ترمودینامیکی سامانه زیست‌توده‌ای تولید هم‌زمان برق، گرما و سرما با چیلر جذبی پربازده و جعبه داغ برای کاربرد ساختمانی

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 17 شهریور 1404

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2025.94113.1339

نویسندگان

آرش کلانتری¹؛ میلاد مهرپویا²؛ علیرضا پورمند³؛ مجید سلطانی^{* 4}

¹گروه مهندسی سیستم‌های انرژی، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

²دانشجو کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

³دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

⁴دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

چکیده

در این پژوهش، یک سامانه نوین تولید هم‌زمان برق، گرما و سرما مبتنی بر انرژی زیست‌توده برای کاربردهای ساختمانی طراحی و به‌صورت ترمودینامیکی تحلیل شده است. این سامانه شامل چرخه برایتون باز، چرخه برایتون با دی‌اکسیدکربن فوق‌بحرانی و چیلر جذبی با ضریب عملکرد بالا است. تحلیل انرژی و اگزرژی برای ارزیابی عملکرد به‌کاررفته است. یکی از ویژگی‌های برجسته، استفاده از چیلر جذبی با ضریب عملکرد ۸۲ درصد به‌واسطة بازیابی مؤثر حرارت از طریق جعبه داغ است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد بازده انرژی و اگزرژی سامانه به ترتیب 83/65 و 47/78 درصد است. همچنین با افزایش دمای سیال خروجی جعبه داغ به ۱۶۰ درجه سلسیوس، ضریب عملکرد چیلر به‌طور قابل‌توجهی ارتقا می‌یابد. تحلیل پارامتری حاکی از تأثیر قابل‌توجه دماهای پیش‌گرمایش هوا، ورودی توربین و خروجی جعبه داغ بر عملکرد سامانه است. در دماهای عملیاتی خاص، بیشینه جذب حرارت و بیشترین بازده اگزرژی به‌ترتیب ۵۱، ۵۴ و ۵۳ درصد به‌دست آمده است. نتایج نشان‌دهنده کارایی بالا و قابلیت این سامانه برای استفاده در سامانه‌های انرژی ترکیبی تجدیدپذیر است.

کلیدواژه‌ها

تولید هم‌زمان؛ زیست‌توده؛ چیلر جذبی پربازده؛ چرخه برایتون با دی‌اکسید کربن فوق بحرانی؛ تحلیل انرژی و اگزرژی