بهینه سازی همزمان ترمودینامیکی و اقتصادی سیستم ترکیبی پیل سوختی و چرخه توربین گازی به کمک الگوریتم ژنتیک

در این مقاله نتایج بهینه سازی همزمان یک سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و توربین گازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک گزارش شده است. در این مورد ، سیستم پیل سوختی و چرخه توربین گازی هریک با مواد مختلفی در فشارهای مختلف کار می کنند و فقط گرما بین این دو سیستم منتقل می شود. همچنین یک واحد بازیابی گرما برای تامین آب گرم از حرارت جریان اتلافی خروجی سیستم پیشنهادی قرار داده شده است. معادلات بقای جرم و انرژی به همراه معادلات قانون دوم ترمودینامیک و روابط اقتصادی برای هریک از اجزای سیستم ترکیبی نوشته می شود. بهینه سازی دوهدفه برای تعیین شرایط عملکردی مطلوب انجام می شود تا بازده قانون دوم آن حداکثر و مجموع هزینه واحد محصولات حداقل باشد. نتیجه نشان می دهد که طراحی بهینه نهایی دارای بازده قانون دوم ۱۱ / ۵۵% و مجموع هزینه واحد محصولات ۵ / ۱۷۰ دلار بر گیگاژول است. همچنین مشخص شد که واحد مولد آب داغ، محفظه احتراق و پس سوز بیشترین سهم را در تخریب اگزرژی سیستم دارند. علاوه بر این، ۳ / ۴۴ % از اگزرژی ورودی در اجزای مختلف سیستم از بین میرود. انتظار می رود که افزایش سرمایه گذاری برای خرید اجزای کاراتر بتواند عملکرد اقتصاد ی سیستم را بهبود ببخشد. علاوه بر این، چگالی جریان پیل سوختی و میزان جریان هوای ورود ی به چرخه توربین گازی بیشترین تاثیر را در تعیین نقطه بهینه دارند.

Keywords:

اگزرژی , بهینه سازی , پیل سوختی , تحلیل اقتصادی , چرخه توربین گازی