دراسة عملية لدورة كالينا التوليدية لإنتاج القدرة الكهربائية من الحرارة الضائعة
DOI:
https://doi.org/10.52716/jprs.v14i4.899الملخص
دورة كالينا احدى الدورات الثرموديناميكية وهي تستخدم لتوليد القدرة الكهربائية من الحرارة الضائعة في مصادر الطاقة ذات درجات الحرارة الواطئة مثل غازات نواتج الاحتراق وحرارة باطن الارض والطاقة الشمسة ......الخ. توجد عدة تصاميم لدورة كالينا تعتمد على عدد المبادلات الحرارية ومائع الشغل المستخدم والظروف التشغيلية. تم في هذا البحث تصميم وبناء محطة توليد قدرة كهربائية تعمل بنسخة مطورة من دورة كالينا. تتكون هذه الدورة من المكونات التالية: مولد البخار مسترجع الحرارة – الفاصل – التوربين – الخلاط والماص – صمام الخنق- المكثف- والمضخة. يستخدم في المحطة خليط الماء والامونيا كمائع للشغل. تم اضافة مبادل حراري لتسخين مائع الشغل القادم من المضخة قبل دخوله الى مولد البخار بواسطة الحرارة المسحوبة من المائع الشبع الحار( قليل الامونيا) القادم من الفاصل. تم تغيير تركيز الامونيا في المائع عند مدخل التوربين (0.85-0.89) لدراسة تأثير التركيز على اداء المحطة. كذلك تم دراسة تأثير تغير اعلى ضغط (20-40 bar) واقل ضغط (2-4 bar) على اداء المحطة. اما كسر جفاف البخار عند مدخل الفاصل فقد تم تثبيته عند قيمة (0.3). اظهرت نتائج الدراسة انه تم الحصول على اعلى كفاءة للدورة (12.9%) عند الظروف التشغيلية: اعلى ضغط (35 bar) اقل ضغط (2 bar) وتركيز امونيا عند مدخل التوربين (0.85). أما اقصى قدرة (0.367 kW) فقد تم الحصول عليها عند الظروف التشغيلية: اقصى ضغط (20bar) واقل ضغط (2 bar) وتركيز امونيا عند مدخل التربين (0.89). أما اقصى كفاءة اكسيرجية وهي (28.5%) فقد تم الحصول عليها عند الظروف التشغيلية: اقصى ضغط (35 bar) واقل ضغط (2 bar) وتركيز امونيا عند مدخل التوربين (0.85). كذلك اظهرت النتائج ان اكبر خسارة اكسيرجية كانت في مولد البخار وتبلغ (48%) وان الخسائر الاكسيرجية تزداد كلما زاد أقصى ضغط.
المراجع
G. R. da Costa Horta, E. P. B. Júnior, L. F. Moreira, F. R. P. Arrieta, and R. N. de Oliveira, "Comparison of Kalina cycles for heat recovery application in cement industry", Applied Thermal Engineering, vol. 195, p. 117167, 2021. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.117167
S. D. Parvathy and J. Varghese, "Energy analysis of a Kalina cycle with double turbine and reheating", Materials Today: Proceedings, vol. 47, pp. 5045-5051, 2021. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.04.636
F. I. Abam, T. A. Briggs, O. E. Diemuodeke, E. B. Ekwe, K. N. Ujoatuonu, J. Isaac, and M. C. Ndukwu, "Thermodynamic and economic analysis of a Kalina system with integrated lithium-bromide-absorption cycle for power and cooling production", Energy Reports, vol. 6, pp. 1992-2005, 2020. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.07.021
H. Ghaebi and H. Rostamzadeh, "Performance comparison of two new cogeneration systems for freshwater and power production based on organic Rankine and Kalina cycles driven by salinity-gradient solar pond," Renewable Energy, vol. 156, pp. 748-767, 2020. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.04.043
H. R. Abbasi and H. Pourrahmani, "Multi-criteria optimization of a renewable hydrogen and freshwater production system using HDH desalination unit and thermoelectric generator", Energy Conversion and Management, vol. 214, p. 112903, 2020. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112903
Y. Cao, H. A. Dhahad, T. Parikhani, A. E. Anqi, and A. M. Mohamed, "Thermo-economic evaluation of a combined Kalina cycle and humidification-dehumidification (HDH) desalination system integrated with thermoelectric generator and solar pond", International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 168, p. 120844, 2021. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120844
M. M. Hossain, M. S. Hossain, N. A. Ahmed, and M. M. Ehsan, "Numerical Investigation of a modified Kalina cycle system for high-temperature application and genetic algorithm based optimization of the multi-phase expander's inlet condition", Energy and AI, vol. 6, p. 100117, 2021. https://doi.org/10.1016/j.egyai.2021.100117
M. Kaczmarczyk, B. Tomaszewska, and L. Pająk, "Geological and thermodynamic analysis of low enthalpy geothermal resources to electricity generation using ORC and Kalina cycle technology", Energies, vol. 13, no. 6, p. 1335, 2020. https://doi.org/10.3390/en13061335
L. Cao, J. Wang, and Y. Dai, "Thermodynamic analysis of a biomass-fired Kalina cycle with regenerative heater", Energy, vol. 77, pp. 760-770, 2014. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.09.058
M. Kaczmarczyk, B. Tomaszewska, and A. Operacz, "Sustainable utilization of low enthalpy geothermal resources to electricity generation through a cascade system," Energies, vol. 13, no. 10, p. 2495, 2020. https://doi.org/10.3390/en13102495
E. Özahi and A. Tozlu, "Optimization of an adapted Kalina cycle to an actual municipal solid waste power plant by using NSGA-II method", Renewable Energy, vol. 149, pp. 1146-1156, 2020. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.10.102
C. Öksel and A. Koç, "Modeling of a Combined Kalina and Organic Rankine Cycle System for Waste Heat Recovery from Biogas Engine", Sustainability, vol. 14, no. 12, p. 7135, 2022. https://doi.org/10.3390/su14127135
A. K. Nassir and H. A. Shahad, "Effect of Operating Conditions on Modified Kalina Cycle Performance", International Journal of Heat & Technology, vol. 40, no. 5, pp. 1186-11952, 022. https://doi.org/10.18280/ijht.400509
A. K. Nassir and H. A. Shahad, "Energy and Exergy Performance Analysis of Different Kalina Cycle Configurations", International Journal of Heat & Technology, vol. 40, no. 6, pp. 1454-1461, 2022. https://doi.org/10.18280/ijht.400613
A. H. Salloom, O. A. Abdulrazzaq, S. Sadoon, and W. G. Abdulnaby, "A review of the geothermal potential hot spots in Iraq using geophysics methods", Journal of Petroleum Research and Studies, vol. 12, no. 1, pp. 51-69, 2022. http://doi.org/10.52716/jprs.v12i1.590
التنزيلات
منشور
كيفية الاقتباس
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2024 مجلة البحوث والدراسات النفطية
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
