شبیه سازی و بهینه سازی چرخه تولید توان رانکین به منظور بهره وری از اگزرژی سرمایشی گاز طبیعی مایع شده

Abstract

گاز طبیعی مایع‌شده توسط سرمایش گاز طبیعی تا 162- درجه سلسیوس در فشار اتمسفر به دست می‌آید. متان جزء اصلی ترکیب شیمیایی گاز طبیعی مایع‌شده است که برای منابع مختلف بین 87 تا 8/99 درصد متفاوت است. چرخه تولید توان کرایوژنیک با استفاده از گاز طبیعی مایع‌شده به عنوان چاه حرارتی، به یکی از راه‌کارهای قابل توجه برای بازیابی اگزرژی سرمایشی گاز طبیعی مایع‌شده تبدیل شده‌است. در مطالعه حاضر یک چرخه تولید توان رانکین دو مرحله‌ای به منظور بازیابی اگزرژی سرمایشی گاز طبیعی مایع‌شده با بکار بردن سیال عامل تک جزئی در هر مرحله‌ به عنوان پایه در نظر گرفته شده‌است و بر اساس آن یک چرخه تولید توان رانکین سه مرحله‌ای با استفاده از سیال عامل مخلوط پیشنهاد شده‌است. بهینه‌سازی چرخه با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات انجام می‌شود. عملکرد چرخه تولید توان رانکین سه مرحله‎ای با تاثیر راندمان حرارتی، راندمان اگزرژی، ضریب کلی انتقال حرارت چگالند‌ه‎ها و فشار توزیع گاز طبیعی بررسی شده‌است. توان تولیدی ویژه چرخه رانکین سه مرحله‌ای 45/100، راندمان حرارتی 76/12 درصد و راندمان اگزرژی 92/27 درصد می‌باشد که افزایش قابل توجهی را نسبت یه چرخه پایه نشان می‎دهد. با کاهش مقدار ضریب کلی انتقال حرارت چگالنده‌های مراحل مختلف چرخه حداکثر توان خروجی چرخه با روندهای متفاوتی کاهش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که با کاهش فشار توزیع گاز طبیعی توان تولیدی ویژه، راندمان حرارتی و راندمان اگزرژی به مقدار محسوسی افزایش می‌یابد.