تحلیل ترمودینامیکی و اقتصادی بازیافت حرارت اتلافی از گاز خروجی موتور دیزل ژنراتور یک کشتی نفتکش با استفاده از سیکل های تبرید جذبی تک‌اثره و دو‌اثره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکز

2 استادیار گروه مهندسی مکانیک ، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی

چکیده

در این پژوهش، استفاده از حرارت بازیافتی گاز خروجی موتور مولد برق یک کشتی نفتکش در سیستم تبرید جذبی آب- لیتیوم بروماید به صورت تک‌اثره و دواثره جهت تهویه مطبوع فضای مسکونی آن مورد تحلیل ترمودینامیکی و اقتصادی قرار گرفته است. پارامترهای ورودی مدلها با توجه به شرایط آب و هوای گرمسیری حاکم بر کشتی و کمینه حرارت قابل بازیافت از گاز اگزوز موتور، در معادلات قرار داده شده و خروجی مدلها با استفاده از نرم افزار EES محاسبه شده است. سیکل تک اثره آب- لیتیوم بروماید برای شرایط گرمسیری پاسخگوی نیاز کشتی نیست ولی سیکل دواثره با ضریب اطمینان بالایی برای تمام شرایط آب و هوایی مناسب است. در صورت استفاده از سیکل جذبی دواثره میزان هدر‌‌رفت انرژی حرارتی سوخت 92/206 گیگاژول در سال است در حالیکه این مقدار برای سیکل تراکمی 26/4762 گیگاژول در سال است. تحلیل اگزرژی انجام شده بیانگر این است که بیشترین نرخ برگشت ناپذیری در سیستم جذبی دو اثره مدل شده، مربوط به مولد دما بالا (با نرخ 94/76 کیلووات) می باشد. زمان بازیافت هزینه اولیه بالاتر سیکل دو اثره نسبت به سیکل تراکمی، 78/3 سال محاسبه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Thermodynamic and Economic Analysis of Waste Heat Recovery from Diesel Engine Generator in the oil tanker by Single and Double effect Absorption Refrigeration Cycles

نویسندگان [English]

  • Hooman Seif 1
  • gholamreza Salehi 2
  • Mohammad Vahabi 2
1 mechanical engineering department, central Tehran branch.
2 Islamic Azad University, Central Tehran Branch
چکیده [English]

In this study, the use of exhaust heat from, flow gas of the engine of an oil tanker in the single and double absorption system, thermodynamically and economically, has been analyzed for air conditioning of its residential space. The input parameters of the models are placed in the equations according to the tropical climate of the ship and the minimum recoverable heat of the engine exhaust gas, and the output of the models is calculated using EES software. The Lithium Bromide Single Effect Cycle does not meet the ship's needs for tropical conditions, but the double effect cycle with high reliability is suitable for all weather conditions. If the absorption cycle is affected, the amount of heat dissipation of fuel energy is 206.92 GJ/year, while this value is 47762 GJ/year for the compression cycle. Exergy analysis shows that the highest irreversibility rate in the double-effect absorption system is related to the high-temperature generator (at the rate of 76.94 kW). The recovery time of the initial cost of the double effect cycle compared to the compression cycle is calculated to be 3.78 years.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Waste heat recovery
  • single and double effect absorption cycle
  • thermodynamic analysis
  • Fuel Consumption
[1] Salmi, Waltteri, Juha Vanttola, Mia Elg, Maunu Kuosa, and Risto Lahdelma. "Using waste heat of ship as energy source for an absorption refrigeration system." Applied Thermal Engineering 115 (2017): 501-516.
 [2] Jaichandar, S., and K. Annamalai. "Effects of open combustion chamber geometries on the performance of pongamia biodiesel in a DI diesel engine." Fuel 98 (2012): 272-279.
[3] Sungwook, Park. "Optimization of combustion chamber geometry and engine operating conditions for compression ignition engines fuelled with dimethyl ether." Fuel 97 (2012): 61-71.
[4] Shu, Gequn, Youcai Liang, Haiqiao Wei, Hua Tian, Jian Zhao, and Lina Liu. "A review of waste heat recovery on two-stroke IC engine aboard ships." Renewable and Sustainable Energy Reviews 19 (2013): 385-401.
[5] Scappin, Fabio, Sigurður H. Stefansson, Fredrik Haglind, Anders Andreasen, and Ulrik Larsen. "Validation of a zero-dimensional model for prediction of NOx and engine performance for electronically controlled marine two-stroke diesel engines." Applied Thermal Engineering 37 (2012): 344-352.
[6] Avanessian, T., and M. Ameri. "Energy, exergy, and economic analysis of single and double effect LiBr–H2O absorption chillers." Energy and Buildings 73 (2014): 26-36.
[7] Gomri, Rabah. "Second law comparison of single effect and double effect vapour absorption refrigeration systems." Energy Conversion and Management 50, no. 5 (2009): 1279-1287
[8] Baldi, Francesco, and Cecilia Gabrielii. "A feasibility analysis of waste heat recovery systems for marine applications." Energy 80 (2015): 654-665.
[9] Cao, Tao, Hoseong Lee, Yunho Hwang, Reinhard Radermacher, and Ho-Hwan Chun. "Performance investigation of engine waste heat powered absorption cycle cooling system for shipboard applications." Applied Thermal Engineering 90 (2015): 820-830.
[10]کردانی, ناصر, صیامیان, فاطمه. (1397). تحلیل و بهینه سازی چرخه تبرید جذبی در سرماساز موتور بنزینی شناور. فصلنامه علوم و فناوری دریا, 22(87), 17-24.
 [11] Ezgi, Cüneyt. "Design and thermodynamic analysis of an H2O–LiBr AHP system for naval surface ship application." International Journal of Refrigeration 48 (2014): 153-165.
[12] Ebrahimi, Khosrow, Gerard F. Jones, and Amy S. Fleischer. "Thermo-economic analysis of steady state waste heat recovery in data centers using absorption refrigeration." Applied Energy 139 (2015): 384-397.
]13[  مومنی, سید محسن, صالحی, غلامرضا, اسحق نیموری, مجید, اقدود چابکی, یداله, کوشا, ناصر. (1397). 'تحلیل انرژی و اگزرژی سیکل تولید توان موتور دیزل دریایی به منظور کاهش اتلافات با در نظر گرفتن تاثیر دمای محیط', فصلنامه علمی دریا فنون, (4) . pp. 39-49.
 
]14[  جلالی سید سجاد، شریفی سیدمحمدحسین، صالحی غلامرضا، اسحق نیموری مجید. تحلیل انرژی، اگزرژی و محیط‌زیستی استفاده از سیستم تبرید هیبریدی تراکمی-جذبی در کشتی تجاری. مهندسی مکانیک مدرس. ۱۳۹۶; ۱۷ (۱۰) :۴۲۹-۴۳۸
 
[15] Heating, Ventilation and Air conditioning system manual, HI AIR KOREA Co., Ltd., Korea
[16] Instruction Planning Instructions for SWS H1220/21/22/23/24/25 Auxpac generating sets: 3 x Wartsila Auxpac 1600W9L20 Final Drawing, Wartsila Qiyao Diesel Company Ltd., 2012
[17] Arora, Akhilesh, and S. C. Kaushik. "Theoretical analysis of LiBr/H2O absorption refrigeration systems." International Journal of Energy Research 33, no. 15 (2009): 1321-1340.
 [18] Anand, D. K., and B. Kumar. "Absorption machine irreversibility using new entropy   calculations." Solar Energy39, no. 3 (1987): 243-256.
[19] Sanaye, S., and H. R. Malekmohammadi. "Thermal and economical optimization of air conditioning units with vapor compression refrigeration system." Applied Thermal Engineering 24, no. 13 (2004): 1807-1825.
[20] Bejan, Adrian, George Tsatsaronis, Michael Moran, and Michael J. Moran. Thermal design and optimization. John Wiley & Sons, 1996.
[21] CE Delft, Stratas Advisors, UMAS, NMRI, Petromarket Research Group, Shinichi Hanayama, “Assessment of Fuel Oil Availability  Final report”, CE publications, 2016
 [22] Cimsit, Canan, Ilhan Tekin Ozturk, and Olcay Kincay. "Thermoeconomic optimization of LiBr/H2O-R134a compression-absorption cascade refrigeration cycle." Applied Thermal Engineering 76 (2015): 105-115.