Anlisis de energa y refrigeracin de cogeneracin utilizando mezcla de agua y amoniaco

Desarrollo de ciclos termodinmicos innovadoras es importante para la utilizacin eficiente de las fuentes de calor de baja temperatura, como las fuentes de energa solar, geotrmica y de calor residual. Este artculo presenta un anlisis paramtrico de un ciclo de alimentacin / refrigeracin combinado, que combina los ciclos de refrigeracin Rankine y de absorcin, utiliza mezcla de agua y amonaco como fluido de trabajo y produce energa y la refrigeracin de forma simultnea. Este ciclo, tambin conocido como el ciclo Goswami, se puede utilizar como un ciclo de tocar fondo usando el calor residual de un ciclo de potencia convencional o como un ciclo independiente utilizando la energa solar o geotrmica.Se presenta un estudio termodinmico de la energa y la cogeneracin de refrigeracin. El rendimiento del ciclo para un rango de presiones de calderas, las concentraciones de amonaco y eficiencias de turbina isentrpicas se estudian para averiguar la sensibilidad de la red, la cantidad de enfriamiento y la eficiencia eficaces. Las funciones de rectificador y sobrecalentador en el rendimiento del ciclo se investigan. La temperatura de la fuente de calor ciclo se vari entre 90 a 170 _C y los abogados y exerga primera eficaces mxima eficiencia para una temperatura de absorcin de 30 _C se calcula como el 20% y 72%, respectivamente. La calidad de salida de la turbina del ciclo para diferentes escenarios de salida de la caldera muestra que la calidad de salida de la turbina disminuye cuando la temperatura del absorbedor disminuye.

1. AntecedentesCiclos termodinmicos utilizando mezclas binarias como fluidos de trabajo ofrecen caractersticas interesantes y un gran potencial para la generacin de electricidad a partir de fuentes de calor de baja temperatura [1-3]. Se ha demostrado que para la fuente de calor y el disipador de finito reservorios la potencia mxima producida por el ciclo de Lorentz, que puede realizarse por los fluidos de trabajo mixtos, puede ser ms alta que la mxima potencia del ciclo de Carnot en las mismas condiciones de contorno [4, 5 ].Mezclas binarias presentan temperaturas de ebullicin variables durante el proceso de ebullicin que los hacen ms apropiados para las fuentes de calor finitos. La diferencia de temperatura entre la fuente de calor y el fluido de trabajo se mantiene pequeo para permitir un buen partido trmicaentre la fuente y el fluido de trabajo, lo que resulta en la irreversibilidad durante el proceso de adicin de calor. Mezcla de agua y amonaco se puede utilizar para proporcionar una aproximacin a la ciclo ideal Lorentz mediante la variacin de la presin y la fraccin de masa para que coincida con la triangular ideales forma en un diagrama de temperatura-entropa.En los primeros aos 1980, Kalina [1] propone un ciclo de potencia termodinmico usando mezcla de agua y amonaco como fluido de trabajo. El estudio mostr que la eficiencia global de un ciclo combinado, que utiliza un ciclo de potencia de tocar fondo amonaco-agua, es 14,5% a 23% mayor que la eficiencia de un sistema combinado utilizando el ciclo de Rankine para tocar fondo las mismas condiciones. Tambin se han realizado estudios tericos en los que se compararon los ciclos Kalina y Rankine y se lleg a la conclusin de que los sistemas de ciclo de tocar fondo Kalina tienen una ventaja sobre los sistemas de ciclo Rankine en trminos de primera ley y segundo eficiencias de derecho [6, 7].En los ltimos aos, la utilizacin de fuentes de calor de baja temperatura como la geotrmica, la energa trmica solar y residuos de procesos industriales para la produccin de energa han atrado cada vez ms atencin.Ciclos de potencia y refrigeracin combinados han sido exploradas para mejorar la eficiencia de conversin de energa en general y disminuir el costo de energa por unidad de gasto de capital. Ahora hay una pequea clase de ciclos de energa y refrigeracin combinados desde que fue propuesto por Goswami [2]. Oliveira et al. [8] presentado un sistema hbrido solar / gas que se basa en la combinacin de un ciclo de bomba de calor del eyector con un ciclo de Rankine.Este ciclo proporciona refrigeracin / calefaccin y la generacin de electricidad para edificios. Para probar la confiabilidad del sistema dos unidades prototipo, capacidades de refrigeracin de hasta 5 kW y salida elctrica de hasta 1,5 kW, se construyeron. Para una temperatura de caldera de 95 C y un rendimiento de la turbina de 28%, coeficiente medio de rendimiento (COP) del ciclo de enfriamiento fue de alrededor de 30% y la eficiencia de la produccin de electricidad fue de entre 3% y 4%. Erickson et al. [9] desarrollado un ciclo de absorcin de amonaco-agua de doble funcin que utiliza el calor en el rango de 120 a 300 _C _C. Este ciclo produce energa y refrigeracin de manera intercambiable, dependiendo de las necesidades del usuario. Se compone de una unidad de recuperacin de calor, desorbedor, recuperador, absorbedor, adems de turbina elctrica generador, condensador y evaporador. Su ciclo de potencia y refrigeracin utiliza el mismo equipo de ciclo de absorcin que mejoran sustancialmente la economa de la recuperacin de calor residual de bajo nivel. Sus resultados de la simulacin mostraron que la eficiencia trmica del sistema es 11,9%, 18,9% y 26,6%, cuando las temperaturas de fuente de calor son 175 _C, 230 _C y 290 _C, respectivamente.

Colonna y Gabrielli [10] trabajaron en un sistema combinado en una turbina de gas o gas motor de combustin interna acciona una planta de refrigeracin por absorcin ammoniaewater travs de un intercambiador de recuperacin de calor. En contraste con la configuracin de ciclo propuesto por Erickson et al. [9], este sistema conduce los ciclos de potencia y refrigeracin independiente. Alexis [11] propuso un sistema combinado que es similar a [10] sistema Colonna y de Gabrielli, excepto que un ciclo de vapor de refrigeracin eyector reemplaza el sistema de absorcin de amoniaco para producir refrigeracin. Este ciclo utiliza vapor de extraccin de la turbina de vapor, para el ciclo de Rankine convencional, para calentar el fluido de trabajo en un ciclo de refrigeracin eyector de vapor independiente.Se han propuesto un nmero de ciclos de alimentacin / refrigeracin combinada basada en el ciclo de Kalina y el ciclo Goswami [12-20].Takeshita et al. [12] desarroll un ciclo trinary utilizando una turbina de gas en el ciclo de relleno, un ciclo Rankine de vapor en la etapa intermedia y un ciclo de ammoniaewater en la etapa de tocar fondo. La etapa de tocar fondo es una combinacin de ciclo de potencia Kalina y ciclo de refrigeracin de amonaco. Sus resultados indican que el ciclo de powerrefrigeration tocar fondo contribuye a la eficiencia total del ciclo, que es de aproximadamente 7% en la energa elctrica. Sin embargo, el sistema no es simple, incluye evaporador, dos pre-calentadores, dos separadores, condensadores de alta y baja presin, y un recuperador. Zheng et al. [13] propuso un ciclo que sustituye al tanque de evaporacin instantnea en el ciclo de Kalina por un rectificador para mejorar el proceso de separacin y obtener una mayor pureza de amonaco para la refrigeracin. En cuanto a equipamiento, este ciclo requiere condensador y el evaporador adicional entre el rectificador y el segundo absorbedor. Liu y Zhang [14] propusieron otro sistema combinado que integra una unidad de divisin / absorcin con un ciclo de ciclo y de refrigeracin por absorcin de Rankine. En esta configuracin, la solucin bsica amonaco-agua se separa en un vapor de amonaco de alta concentracin y un lquido solucin relativamente dbil en un dispositivo similar en funcionamiento a una columna de destilacin. El vapor se condensa y estrangulado para producir refrigeracin mientras que el lquido solucin dbil se vaporiza y sobrecalentado, luego se ampli en una turbina para la produccin de energa. Las corrientes se enfran y unirse nuevamente en un absorbente. Zhang y Lior [15] estudiaron un sistema ammoniaewater que operaba en un modo de ciclo combinado en paralelo con un ciclo de Rankine ammoniaewater y un ciclo de refrigeracin de amonaco interconectadas por procesos de absorcin, separacin y transferencia de calor. Estudios recientes [16-19] presentaron anlisis de un ciclo de refrigeracin ejectoreabsorption para la cogeneracin de energa y refrigeracin. Estos ciclos utilizan un dispositivo en el que se genera vapor de alta presin y temperatura mediante la absorcin de calor de la fuente de calor, y una turbina de extraccin se aade entre esta unidad y el eyector. El vapor extrado de la turbina acciona el eyector. Aunque estos ciclos mostraron alguna perspectiva en trminos de eficiencia trmica y exerga, la mayora de los sistemas son relativamente complicados en comparacin con el ciclo Goswami [2], resultando enuna inversin de capital mayor. La cogeneracin de sistemas de energa y refrigeracin distintos del ciclo Goswami [2] se resumen en la Tabla 1 con algunos parmetros del ciclo como fuente de calor y temperaturas de entrada de la turbina y las eficiencias trmicas y exerga.

Ciclo / refrigeracin 2. El poder combinado

El ciclo combinado presentado en este trabajo produce energa y refrigeracin de forma simultnea en el mismo bucle y requiere menos equipo; un absorbedor, separadores, calderas, recuperacin de calor y refrigeracin intercambiadores de calor y una turbina. Goswami et al. [2, 21-28] propuso el sistema a mediados de 1990 y una serie de estudios que ha completado desde entonces. El ciclo se muestra en la Fig. 1, en el que una mezcla de fluido binario, por ejemplo una mezcla de agua y amonaco, deja el absorbedor (estado 1) como una solucin saturada a la baja presin del ciclo con una concentracin relativamente alta de amonaco. Se bombea al sistema de alta presin (estado 2) y se recupera el calor de la solucin dbil de amonaco lquido regresar en la recuperacin del intercambiador de calor antes de entrar en la caldera. Como la caldera funciona entre las temperaturas de la burbuja y del punto de roco de la mezcla a la presin del sistema, la solucin bsica se hierve parcialmente para producir una mezcla de dos fases: un lquido (estado 10), que es inammonia relativamente dbil, y un vapor (estado 4) con una alta concentracin de amonaco. Esta mezcla de dos fases se separaron, y la debilidad de las transferencias de lquidos calor a la corriente de alta concentracin antes de que se estrangula a la baja presin del sistema y se pulveriza en el absorbedor.El rectificador enfra el vapor de amoniaco saturado (estado 6) para condensar el agua restante. El calor puede ser aadido en el sper calentador como el vapor (estado 7) procede a la expansor. El expansor extrae energa del vapor de alta presin, ya que es estrangulado a baja presin del sistema (estado 8). La temperatura del vapor que sale del expansor puede ser significativamente por debajo de las condiciones ambientales que proporciona un enfriamiento en el intercambiador de calor de refrigeracin. El uso de una mezcla de fluido de trabajo, ammoniawater, es la clave para este proceso. A presin constante, la temperatura de condensacin de un vapor rico en amonaco puede estar por debajo de la temperatura de saturacin de un lquido concentracin ms baja. El vapor (estado 9) se rene con el lquido dbil en el absorbedor, donde con el rechazo de calor se regenera la solucin bsica. Absorcin de condensacin se utiliza para regenerar el fluido de trabajo, lo que permite que la temperatura de escape expansor a ser significativamente por debajo de la temperatura a la que la absorcin est teniendo lugar. Este proceso difiere de la operacin de ciclo Rankine de fluido de trabajo puro, donde la temperatura de escape expansor limitante es la condensacin de vapor la temperatura.Los principales parmetros que se pueden variar para influir en el ciclo son la temperatura de la fuente de calor, sistema de alta presin, fraccin bsica masa solucin, y la presin de absorcin y la temperatura. Saturacin en el absorbedor reduce el nmero de parmetros independientes que gobiernan el ciclo de a cuatro. Temperaturas rectificador y del sobrecalentador tambin pueden ser modificados, as como las condiciones de transferencia de calor desde la fuente a la mezcla de agua y amonaco. El objetivo del presente artculo es investigar el enfriamiento y la potencia de salida de la sensibilidad de ciclo combinado para un rango de presiones de calderas, la eficiencia de la turbina isoentrpica, y diferentes configuraciones de salida de la caldera. El papel de la temperatura del absorbedor en la produccin de vapor, trabajo en red y la potencia de refrigeracin son tambin de inters. Con el fin de determinar el rendimiento del ciclo a diferentes temperaturas de fuente de calor, las simulaciones se realizan en un rango de 90 a 170 _C _C. Una gama de tcnicamente slidas eficiencias turbina isentrpicas se supone, independientemente del tipo de la de expansin, y su impacto en el rendimiento del ciclo se muestra. Adems, la calidad de salida de la turbina se muestra con respecto a la relacin de presin y para diferentes casos de salida de la caldera.

3. Simulacin detalles CHEMCAD [29]

fue utilizado para simular el poder combinado / refrigeracin ciclo termodinmico. El absorbedor, la caldera y el rectificador se modelaron mediante el uso de una columna ultrarrpida de usos mltiples. Modo de modular simultnea se utiliz para resolver las ecuaciones algebraicas de la hoja de flujo. El PSRK (Predictive Soave-Redlich-Kwong) ecuacin de estado y el modelo H-calor latente se utilizaron en la simulacin para obtener las propiedades termodinmicas y equilibrio de fases de la mezcla de agua y amonaco. La ecuacin de estado PSRK combina el modelo (Chemical cuasi universal Funcional Grupo Actividad Coeficientes) con la ecuacin SRK (Soave-Redlich- Kwong) del estado UNIFAC.Estudios anteriores han demostrado que la PSRK est en buen acuerdo con mezclas de amonaco-agua la fase experimental equilibrio de [30e32]. Dado que los resultados del estudio dependen de la exactitud de las propiedades termodinmicas, el modelo PSRK y de calor latente H se compararon con los modelos tericos basados en la formulacin de la energa libre de Helmholtz [33] que se utiliza en el Instituto Nacional de Estndares y Tecnologa (NIST ) Referencia Fluid Base de datos de propiedades termodinmicas y de transporte (REFPROP) [34] y Gibbs formulacin energa libre [35]. Las figuras 2 y 3 muestran la comparacin de los modelos PSRK y latente calor H con Helmholtz energa libre [33] y la energa libre de Gibbs [35] modelos para las presiones de saturacin, entalpa y la entropa del lquido saturado y vapor de mezclas amoniaco-agua.La diferencia relativa media de los valores de presin de saturacin, la entalpa y la entropa entre la PSRK y el modelo H de calor latente y los dos conjuntos de datos para lquido saturado son 4,3%, 2,2% y 3,7%, respectivamente. La diferencia relativa media para el vapor saturado es inferior a 1,9%. Puesto que no hay diferencia significativa observada entre los resultados de la PSRK y latente calor H, Helmholtz energa libre [33] y la energa libre de Gibbs [35] modelos, se puede concluir que el PSRK y el modelo H-calor latente son las adecuadas para determinar las propiedades termodinmicas en este estudio.El modelo de simulacin se compar con un estudio de ciclo de alimentacin / refrigeracin anterior, que se llev a cabo utilizando el anlisis termodinmico [22]. Los siguientes parmetros y supuestos fueron utilizados en la simulacin anterior:_ eficiencias isoentrpicas de la turbina y la bomba eran 100%._ Concentracin de la solucin Fuerte fue de 0,47, 0,50 y 0,53(Fraccin de masa de amonaco)._ absorbedor y rectificadores temperaturas eran 7 _C y 87 _C,respectivamente._ temperaturas de calderas y sobrecalentamiento eran 127 _C y 137 _C,respectivamente._ Ciclo baja y altas presiones fueron de 2 bar y 18 a 32 bar,respectivamente.

Una comparacin de la presente simulacin con los resultados de referencia [22] se muestran en la Fig. 4. La diferencia relativa media en la eficiencia trmica entre las simulaciones es 3,0%. La razn de la diferencia podra ser debido a los diferentes modelos utilizados para calcular las propiedades termodinmicas; PSRK y latente calor H se utiliz en CHEMCAD, y el modelo de energa libre de Gibbs se utiliz en el estudio anterior [22].

4. Anlisis paramtricoPresin de ebullicin, la concentracin de amonaco, y la eficiencia de la turbina isoentrpica son los parmetros variaron en este estudio para calcular el trabajo neto, la refrigeracin y la eficiencia eficaces. En la mayora de las aplicaciones, la refrigeracin es el producto ms caro que la energa ya que requiere de equipos de refrigeracin, as como el poder para producir refrigeracin convencional. Por lo tanto, la produccin adicional de refrigeracin por el ciclo combinado proporciona una mayorbeneficiarse de los sistemas de energa convencionales. Con el fin de medir el rendimiento del ciclo combinado de una manera adecuada, the refrigeration producido por el ciclo debe ser tomado como la energa elctrica equivalente a generar el mismo efecto de enfriamiento por una convencional sistema de refrigeracin. La analoga ciclo en cascada [36] proporciona los trminos de eficiencia adecuados para medir el rendimiento del ciclo combinado. La efectiva primera eficiencia ley est dada por:1) En la ecuacin anterior, trmino Ec es la exerga asociada con la refrigeracin. Con el fin de dar cuenta de las irreversibilidades de transferencia de calor en el intercambiador de calor de refrigeracin, se consider el cambio de exerga del fluido refrigerado._(3) En la ecuacin anterior, el denominador es el cambio en la exerga de la fuente de calor, que es equivalente a la entrada de exerga. La entrada exerga representa la mxima cantidad de trabajo til que se puede hacer por el ciclo [37]. Los parmetros utilizados en el estudio se dan en la Tabla 2 y los supuestos utilizados en el anlisis fueron:_ Se us agua como fluido de enfriado en el intercambiador de calor de refrigeracin._ Una temperatura de la turbina de escape de 20 _C o inferior se requiere para generar refrigeracin._ Diferencia de temperatura mnima para cada intercambiador de calor era 5 _C._ Las cadas de presin fueron descuidados.

Los efectos de rectificador y sobrecalentador en el rendimiento del ciclo fueron investigados por tres casos, como se describe en la Tabla 3. En el firstcase (R), el vapor de amonaco sale de la caldera y va a la concentracin de rectificador y la masa de amoniaco se incrementa proporcionando refrigeracin. A continuacin, el vapor se expande a travs de la turbina. Un recalentador est incluido para el segundo caso (CRT), en la que el vapor de amonaco que sale del rectificador es sobrecalentado a 125 _C como la misma fuente de calor se utiliza para la caldera y el sobrecalentador. Lacaso final es el caso base (B), en la que se utiliza no sobrecalentador o rectificador, de manera que el vapor de amonaco va directamente desde la caldera hasta el expansor sin ser rectificado o sobrecalentado.

5. ResultadosLa variacin de trabajo de la red, potencia de refrigeracin, primero efectiva de la ley y las eficiencias de exerga con relacin de presin Pboiler = Pabsorber, eficiencia de la turbina isoentrpica (ht) para una temperatura de la fuente de calor de 130 _C se muestran en la Fig. 5. Condiciones de funcionamiento y diferentes escenarios de salida de la caldera que se investigan se dan en las Tablas 2 y 3. El mximo trabajo neto terico y salida de enfriamiento del ciclo (cuando ht 1,0) son aproximadamente 160 kJ solucin / kg y 75 kJ solucin / kg, respectivamente. Los puntos mximos de produccin de trabajo netodiferentes casos de salida de la caldera se observan entre las relaciones de presin de 4 a 8, sin embargo, la potencia de refrigeracin ms alta se produce entre las relaciones de presin de 8 a 19. El tercer caso (B), donde el vapor saturado que sale de la caldera va directamente a la turbina , tiene elmayor trabajo en red y la eficiencia eficaces. Una comparacin de la tasa de flujo de masa de vapor entre el caso base y los dos casos muestra que la tasa de flujo de masa se ve afectada adversamente por el proceso de rectificador como se muestra en la Fig. 6. Tambin, se muestra en la Fig. 6 que el flujo de masa de vapor producido por el ciclo a una temperatura inferior absorbedor produce una velocidad de flujo de vapor ms alta. A una temperatura dada absorbedor, todos los tres casos producen velocidad de flujo de vapor igual despus de una relacin de presin determinada. Los resultados de eficiencia inferior eficaces para casos de investigacin y los CRT muestran que la purificacin del vapor de amonaco aumenta el enfriamientosalida del ciclo significativamente, sin embargo, no compensa la prdida de potencia debido a la rectificacin. Como se muestra en la Fig. 5 de enfriamiento no es posible para el caso B, excepto a relaciones de presin elevadas de 13-20. El efecto de la concentracin de amonaco en la salida del rectificador tambin se ilustra en las figuras 5 (a) e5 (D) para dos concentraciones diferentes. Cuando el vapor saturado se rectifica hasta que se alcanza una concentracin de 0,995, la potencia de refrigeracin es sustancialmente mayor que para la relacin de concentraciones de 0,98, pero la diferencia no es significativa en la produccin de trabajo neto. La importancia de la eficiencia de la turbina tambin se ilustra en la Fig. 5. Los trabajos y refrigeracin salidas netas del ciclo son muy sensibles al rendimiento de la turbina. Para el caso (R), una reduccin en la eficiencia de la turbina de 100% a 50% conduce a una reduccin en la potencia de refrigeracin por 66%. En las aplicaciones prcticas las relaciones de presin estarn en el intervalo de 6 a 12, donde se puede conseguir cantidad sustancial de salidas de energa y refrigeracin. Las eficiencias eficaces a relaciones de presin elevadas, tales como 16-18 son altos, aunque las salidas de refrigeracin y energa por unidad de caudal de la solucin son bajos debido a la baja produccin de vapor. Como se muestra en la Fig. 6, slo el 10-15% de la solucin fuerte se vaporiza mientras que el resto del fluido se utiliza para la recuperacin de calor.Como se discuti anteriormente, purificando el vapor por el rectificador no proporciona una mayor produccin de trabajo neto, los medios de vapor de caudal disminuye. Para ampliar el anlisis, se realiza un anlisis de las temperaturas de absorcin de 10 _C y 30 _C para ver el efecto de la temperatura de absorcin de la produccin de vapor. Las fracciones de masa de amonaco para las temperaturas de absorcin de 10 _C y 30 _C son 0,54 y 0,37, respectivamente. Cuando se aumenta la temperatura del absorbedor para el estudio comparativo, la fraccin de masa de amonaco en la solucin bsica se reduce para mantener la salida absorbedor como lquido saturado.Como fraccin de masa de amoniaco en los aumentos de solucin bsica, la presin de saturacin de absorcin tambin aumenta. La presin de ebullicin ms elevado est limitado por la presin de saturacin correspondiente, por encima del cual no se produce vapor como se muestra en la Fig. 6. La extrema presin ms baja est obligado por la presin de absorcin de condensacin. La tasa de flujo de masa de la caja de base (B) es mayor que los otros casos de hasta una relacin de presin de 14 para la temperatura del absorbedor de 10 _C. Incluso despus de este punto, los dos primeros casos (R, CRT) tienen eficiencias ms bajas que el caso base (B) como se muestra en las figuras 5 (c) y 5 (d) debido a la destruccin de exerga disponible por el proceso de rectificacin. El efecto de la temperatura en la salida del absorbedor de ciclo se muestra en las Figuras 7 y 8.As mostrados previamente en la Fig. 6, el caudal msico de vapor disminuye cuando la temperatura aumenta absorbedor. Por lo tanto, la red de salidas de trabajo y refrigeracin se ven afectados desfavorablemente, como se muestra en la figura. 7. Como se demuestra en la Figura 7 (a), el aumento de la temperatura del absorbedor de 10 _C a 30 _C disminuye el trabajo neto mximo por approximately35%.El mismo aumento de temperatura tiene un efecto ms significativo en la salida de enfriamiento, disminuyendo que aproximadamente el 53% como se muestra en la Figura 7 (c). Como se esperaba, una disminucin en la eficiencia de la turbina afecta negativamente a la salida de ciclo, como se ilustra en las Figuras 7 (b) y 7 (d). Como se discuti antes, la eficiencia de la turbina es crucial para el rendimiento del ciclo especialmente para la salida de enfriamiento. Cuando el rendimiento de la turbina es 75%, el ciclo no puede producir enfriamiento para el (R xrectifier 0,98), (CRT xrectifier 0,98) y los casos (b) al 30 _C temperatura del absorbedor como muestra la Figura 7 (d). Como ciclo de trabajo neto y refrigeracin outputsdecreaseby aumentando la temperatura de absorcin, las eficiencias eficaces tambin disminuyen, como se muestra en la Figura 8. A medida que la temperatura de absorcin se incrementa from10 _C to30_C los mximos obtenibles eficaces primera eficiencia disminuye la ley del 21% al 16%. Se debe sealar que las relaciones de presin para estos mximos no son los mismos (Las relaciones de presin son 15,5 y 9 para 10 _C y 30_C, respectivamente). Un resultado similar se observa para la mxima eficiencia exerga efectiva que desciende del 92% al 65% ya que la temperatura de absorcin sube de 10 _Cto30_C.The correspondiente mximas efectivas primera ley y exerga eficiencia para un rendimiento de la turbina del 75% son aproximadamente el 15% y 67%, respectivamente, para una temperatura del absorbedor 10 _C, que bajar a 12% y 45%, respectivamente, para una temperatura del absorbedor 30 _C como se muestra en las Figuras 8 (b) y 8 (d).Las temperaturas de absorcin en el estudio experimental de ciclo Kalina [1] y el trabajo terico por Xu et al. [22] eran 15 _C y 10 _C, respectivamente. Por lo tanto, se utiliz una temperatura de absorbedor 10 _C en este estudio con el fin de ser capaz de comparar el mximo rendimiento terico con estos estudios. Sin embargo, una temperatura del absorbedor 10 _C puede no ser prctico excepto en lugares especiales y momentos del ao [38]. Por lo tanto, se selecciona una temperatura del absorbedor de 30 _C para el resto del estudio. El efecto de la temperatura de la fuente de calor se investig en el rendimiento del ciclo para una gama de 90-170 _C como se muestra en la Fig. 9. Dado el caso base (Caso B) produce las mayores eficiencias como se discuti antes, el efecto de la temperatura de la fuente de calor se estudia slo para el caso base. La primera mxima eficiencia efectiva ley es 20% cuando la temperatura de la fuente de calor es 170 _C. El eficaz primera ley es la eficiencia en el intervalo de 4-7,5%, 7-15%, 10-20% y, para la eficiencia de la turbina de 50%, 75%, y 100%, respectivamente. La eficiencia de exerga eficaz est en el intervalo de 28-35%, 42-53%, 58-72% y, para eficiencias de turbina de 50%, 75%, y 100%, respectivamente. Los efectivos primera ley y exerga eficiencia aumentan linealmente con la temperatura de la fuente de calor. La calidad de salida de la turbina es otro parmetro importante que debe ser tomado en cuenta como la presencia de gotas de lquido en la turbina puede causar daos cuchilla y disminuir la eficiencia trmica del ciclo. La calidad de la corriente de salida de la Fig. 9. Efectos de la temperatura de la fuente de calor y diferentes configuraciones de ciclo en la primera ley eficaz y eficiencia exerga eficaces para diferentes temperaturas de absorcin. Fig. 10. Efectos de la relacin de presin en la turbina de la calidad de salida para una temperatura de absorcin de 30 _C. la turbina se muestra en la Figura 10 para 30 _C caso temperatura del absorbedor.Una eficiencia de la turbina ideal de 100% se utiliz en el anlisis, ya la humedad mxima se obtiene con un proceso de expansin ideal. En 30 _C temperatura del absorbedor, el primer caso (R) con una mayor concentracin de amonaco de 0,995 podra causar problemas de humedad como la calidad disminuye a menos del 90% para una relacin de presin mayor que 10.

6. Observaciones finales

El rendimiento del ciclo de alimentacin / refrigeracin combinado para un rango de presin de la caldera, la concentracin de amonaco, y la temperatura de la fuente de calor se ha estudiado en este trabajo para conocer sus efectos en el trabajo en red, la refrigeracin y la eficiencia eficaces. Las funciones de rectificador y sobrecalentador en el rendimiento del ciclo fueron exploradas por tres casos de salida de la caldera diferentes. El trabajo y refrigeracin salidas netas del ciclo son muy sensibles al rendimiento de la turbina; para el caso (R), la reduccin en la eficiencia de la turbina de 100% a 50% conduce a una reduccin en el enfriamiento de salida en un 66% para una temperatura absorbedor de 10 _C. Los efectivos primera ley y exerga eficiencias mximas tericas de la fuente de calor y las temperaturas de absorcin de 130 _C y 10 _C fueron 21% y 92%, respectivamente. Para una turbina con una eficiencia del 50%, a las mismas temperaturas fuente de calor y de absorcin, las primera eficiencias de abogados y exerga eficaces mximos obtenidos son 10% y 42%, respectivamente. Independientemente de la eficiencia de la turbina, se requiere una mayor rectificacin para producir refrigeracin superior, que por otra parte reduce la produccin de trabajo y la eficiencia. Si el ciclo se utiliza para la potencia mxima, no es necesario el uso de un rectificador o un sobrecalentador, lo que conduce a una reduccin en los costos iniciales.Sobrecalentamiento mejora la salida de potencia, pero la diferencia no es significativa a altas relaciones de presin. La salida de refrigeracin es siempre al mximo cuando se hace rectificacin y no se utiliza ningn sobrecalentador, por lo tanto, es necesaria la instalacin de la columna de rectificador para maximizar la salida de refrigeracin. Se investig El rendimiento del ciclo bajo diferentes temperaturas fuente de calor. La eficiencia mxima efectiva primera ley era 20% para la fuente de calor y las temperaturas de absorcin de 170 _C y 30 _C, respectivamente.