علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

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

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی سیستم‌های انرژی، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
2 دانشجو کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
3 دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
4 دانشیار، 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
موضوعات

عنوان مقاله English

Thermodynamic Evaluation of a Biomass-Based Combined Cooling, Heating, and Power (CCHP) System with a High-Performance Absorption Chiller and Hot-Box for Building Application

نویسندگان English

Arash Kalantari 1
Milad Mehrpooya 2
Alireza Pourmand 3
Majid Soltani 4
1 Department of Energy Systems Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 M.Sc. Student in Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
3 M.Sc. Graduate in Aerospace Engineering, School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
4 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

This study presents the design and thermodynamic analysis of a novel biomass-based trigeneration system intended for building applications. The system integrates an open Brayton cycle, a supercritical carbon dioxide Brayton cycle, and a high-performance absorption chiller. Energy and exergy analyses were employed to evaluate system performance. A key innovation lies in the use of a hot box for efficient heat recovery, enabling the absorption chiller to achieve a coefficient of performance (COP) of 82%. Under baseline conditions, the system demonstrates energy and exergy efficiencies of 83.65% and 47.78%, respectively, with total exergy destruction reaching 4366 kW. Raising the hot box outlet temperature to 160°C further improves the chiller’s COP to 82.21% (energy-based) and 32.33% (exergy-based). Parametric analysis indicates that preheating air temperature, CO₂ turbine inlet temperature, and hot box outlet temperature have a substantial impact on system behavior. The results confirm the system’s strong performance and adaptability, underscoring its suitability for integration into hybrid energy systems utilizing renewable resources.

کلیدواژه‌ها English

Multigeneration
Biomass
High-Efficiency Absorption Chiller
Supercritical Carbon Dioxide Brayton Cycle
Energy and Exergy Analysis
 
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.