Thermodynamic analysis and performance assessment of an heat pump coupled with organic rankine cycle (ORC)

Mohammadi, Reza and Ghaebi, Hadi (2016) Thermodynamic analysis and performance assessment of an heat pump coupled with organic rankine cycle (ORC). Masters thesis, university of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (تحلیل ترمودینامیکی و ارزیابی عملکرد پمپ حرارتی تلفیق شده با سیکل ارگانیک رانکین (ORC))
Reza Mohammadi.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

This study presents thermodynamic analysis and performance assessment of a combined cooling, heating, and power (CCHP) system. Using Engineering Equation Solver (EES) Software for these purposes, energy and exergy analyses have been conducted to study cycle performance as well as sensitivity analysis of key parameters. The proposed cycle is constructed from six main cycles, namely, Brayton cycle, Rankine cycle, organic Rankine cycle, heat pump, and two absorption chiller cycles. This system can produce 4037 kW heating capacity and 34832 kW power, simultaneously. At the same time, the proposed cycle can also supply 2200 kW cooling capacity and 282 kW domestic hot water heating capacity. Appling the energy and exergy analyses on each component, the thermal and exergetic efficiencies are obtained 55.1 and 44.8 %, respectively, showing that the cycle is more efficient compared with Brayton or combined power and heating cycles. The exergy analysis also revealed that combustion chamber and heat recovery steam generator have the maximum exergy destruction and exergy destruction ratio. So, these aforesaid components have considerable potential in improving the cycle efficiency. In addition, sensitivity analysis of different key parameters (environment temperature, compressor pressure ratio, combustion chamber temperature, mass flow rates of fuel and domestic hot water, inlet and outlet turbine pressure and temperature, heat exchanger efficiency, and compressor and turbine isentropic efficiencies) has been conducted in order to be more familiar with the cycle characteristics.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: تحلیل ترمودینامیکی و ارزیابی عملکرد پمپ حرارتی تلفیق شده با سیکل ارگانیک رانکین (ORC)
Persian Abstract: هدف اصلی این پژوهش تحلیل ترمودینامیکی و ارزیابی عملکرد یک سیستم تولید همزمان توان، حرارت و برودت می¬باشد، که از تحلیل انرژی و اگزرژی، با استفاده از نرم¬افزارEES، به‌منظور تحلیل عملکرد سیستم و تأثیر پارامترهای مختلف طراحی بر روی بازده سیستم استفاده شده است. سیستم طراحی شده در این پژوهش از شش سیکل اصلی شامل سیکل¬های برایتون، رانکین، رانکین آلی، پمپ حرارتی و دو سیکل تبرید جذبی تشکیل شده است که قابلیت تأمین بار حرارتی گرمایشی به میزان kW4037 و تولید توان به ظرفیتkW 34832 را دارا می-باشد. همچنین این سیستم قادر به تأمین بار برودتی به ظرفیت kW 2200 و بار حرارتی آبگرم مصرفی به میزان kW 282 می¬باشد. با استفاده از تحلیل ترمودینامیکی بازده انرژی و اگزرژی برای اجزای سیستم محاسبه شد و مشخص شد که سیستم تولید همزمان توان، حرارت و برودت مورد نظر با دارا بودن بازده انرژی 1/55% و بازده اگزرژی 8/44%، نسبت به سیکل برایتون، سیکل ترکیبی و سیکل تولید همزمان توان و حرارت دارای بازده بیشتری می¬باشد. همچنین نتایج حاصل از تحلیل اگزرژی سیستم نشان می¬دهد که محفظه احتراق و مولد بخار بازیاب حرارت بیشترین مقدار تخریب و نسبت تخریب اگزرژی را به خود اختصاص داده¬اند بنابراین این اجزاء به‌عنوان اجزایی هستند که بیشترین پتانسیل بهبود ترمودینامیکی را دارند. علاوه بر این، در این پژوهش به منظور درک عملکرد سیستم، مطالعه جامعی بر روی تأثیر تغییرات عوامل اثرگذار سیستم بر عملکرد آن از قبیل: دمای محیط، نسبت فشار کمپرسور، دمای محفظه احتراق، دبی¬های جرمی سوخت و آبگرم مصرفی، دما و فشار ورودی و خروجی توربین، بازده مبدل حرارتی و بازده آیزنتروپیک کمپرسور و توربین صورت گرفته است.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Ghaebi, HadiUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
-, -UNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Date Deposited: 17 Oct 2018 17:34
Last Modified: 17 Oct 2018 17:34
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/937

Actions (login required)

View Item View Item