تحلیل قانون اول و دوم ترمودینامیک در یک سیستم تولید همزمان توان و هیدروژن با محرک گاز سازی زباله جامد شهری

امروزه با توجه به کاربرد وسیع سیستم های تولید همزمان با منابع انرژی تجدیدپذیر و همچنین نیاز دنیا از نظر اقتصادی و محیط زیستی به این سیستم ها، طراحی و تحلیل ترمودینامیکی آن ها مورد توجه بسیاری از دانشمندان قرار گرفته است. از این رو در کار حاضر، یک سیستم تولید همزمان دو گانه توان و هیدروژن با طرحی نوین، ساده و در عین حال کاربردی ارایه شده است که شامل چرخه توربینگازی، گازساز، چرخه‏ گذربحرانی کربن دی اکسید و الکترولیزر غشاء پروتونی است. طرح مذکور از دیدگاه های قانون اول و دوم ترمودینامیک با نرم افزار حلگر معادلات مهندسی EES شبیه-سازی شده است. سیستم طراحی شده در کنار تولید توان از بیشترین ظرفیت ممکن خود استفاده کرده و سوخت پاک هیدروژن را نیز برای مصرف کننده تامین می کند. در حالت پایه سیستم به ترتیب دارای ظرفیت الکتریکی 92/3 مگاوات بوده و توانایی تولید گاز هیدروژن به میزان 8/608 مترمکعب در ساعت را داراست. میزان سوخت مصرفی چرخه 155/1 کیلوگرم بر ثانیه است. ضریب بهره وری انرژی و بازده اگزرژی سیستم به ترتیب %71/34 و %44/29 است. میزان نابودی اگزرژی کل سیستم نیز برابر 11854 کیلووات است. همچنین محفظه احتراق، توربین گازی و گازساز بیشترین میزان نابودی اگزرژی را به خود اختصاص داده اند. طبق مطالعات پارامتری، مشخص گردید که افزایش دمای ورودی به توربین تاثیر مثبت و افزایش فشار حداکثری چرخه کربن دی اکسید تاثیر منفی بر روی ضریب بهره وری انرژی و بازده اگزرژی کل سیستم دارند.