ارائه یک طرح بهینه برای سیستم بازسرمایش بخار ال‌ان‌جی با رویکرد کمینه‌سازی تولید آنتروپی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، ایران

چکیده

در این مقاله، سیکل بازسرمایش بخار حاصله از تبخیر ال‌ان‌جی، مورد بررسی و ارزیابی قرار می‌گیرد. معمولا در هنگام انتقال ال‌ان‌جی از محل تولید به محل مصرف در اثر انتقال حرارت به محیط، مقداری از ال‌ان‌جی به بخار تبدیل می‌شود. در این مقاله؛ عملکرد سیکل بازسرمایش بخار ال‌ان‌جی از دیدگاه ترمودینامیک و براساس قانون اول ترمودینامیک و اصل تولید آنتروپی مورد بررسی قرار گرفته است. بر این اساس، پس از انجام تحلیل قانون اول ترمودینامیک، براساس روابط مربوط به تولید آنتروپی، آنتروپی تولیدی در اجزای مختلف سیستم محاسبه شده و راندمان اگزرژتیک مورد محاسبه قرار می‌گیرد. در نهایت به منظور ارائه یک طرح بهینه برای سیستم بازسرمایش؛ بهینه‌سازی دو هدفه به منظور حداکثرسازی راندمان اگزرژتیک و حداقل‌سازی آنتروپی تولیدی صورت می‌گیرد. نتایج، بهبود مناسبی در عملکرد سیستم تحت مطالعه نشان داده و افزایش راندمان اگرژتیک به میزان 4% و کاهش اگزرژی سوخت ورودی به میزان 3/4% را پیش‌بینی می‌نماید
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Presenting an Optimum Design for LNG BOG Re-liquefaction System with an Entropy Generation Minimization Approach

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Babaelahi
  • Mohammad Hasan KhoshgoftarManesh
Department of Mechanical Engineering, School of Engineering, University of Qom, Iran
چکیده [English]

In this paper, the investigation of LNG-BOG re-liquefaction system has been performed, and the considerable system is analyzed based on energy conservation law and entropy generation principles. For these analyses, first the conservation of energy analysis is performed, and thermodynamic properties (pressure and temperature) of the cycle are defined. Then, entropy generation values in all components are calculated. The exergy destruction in each component and exergetic efficiency is calculated based on entropy generation values. Finally, NLP multi-objective function of the refrigeration cycle is performed for lowest entropy generation and highest exergetic efficiency. Results show good improvement in LNG-BOG re-liquefaction system characteristics.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Exergetic
  • Re-liquefaction
  • LNG
  • Entropy
  • Optimization

[1]. Bejan A., “Theory of heat transfer-irreversible refrigeration plants,” Internat. J. Heat Mass Transfer, Vol. 32, pp. 1631-1635, 1989.##

[2]. WuvL. and Chen F., “Optimization of steady flow refrigeration cycles,” Internat. J. Ambient Energy, Vol. 17, pp. 199-206, 1996.##

[3]. Chen L., Sun F., Wu C. and Kiang R. L., “Theoretical analysis of the performance of a regenerative closed Brayton cycle with internal irreversibilities,” Energy Convers. Mangt., Vol. 38, pp. 871-877, 1997.##

[4]. Chen L., Wu C. and F. Sun, “Cooling load versus COP characteristics for an irreversible air refrigeration cycle,” Energy Convers. Mangt., Vol. 39, pp. 117-125, 1998.##

[5]. Kodal B. and Sahin T., “Effects of internal irreversibility and heat leakage on the finite time thermoeconomic performance of refrigerators and heat pumps,” Energy Convers. Mangt., Vol. 41, pp. 607-619, 2000.##

[6]. Luo J., Chen L., Sun F. and Wu C., “Optimum allocation of heat exchanger inventory of irreversible air refrigeration cycles,” Phys. Scripta, Vol. 65, pp. 410-415, 2002.##

[7]. Yan Z. and Chen L., “Optimization of the rate of exergy output for an endoreversible Carnot refrigerator,” J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 29, pp. 3017-3021, 1996.##

[8]. Sahin B., Kodal A., Ekmekci I. and Yilmaz T., “Exergy optimization for an endoreversible cogeneration cycle,” Energy, Vol. 22, pp. 551-557, 1997.##

[9]. Yilmaz T., “Optimization of cogeneration systems under alternative performance criteria,” Energy Convers. Mangt., Vol. 45, pp. 939-945, 2004.##

[10]. Moon J. W., Lee Y. P., Jin Y. W., Hong E. S. and Chang H. M., “Cryogenic refrigeration cycle for re-liquefaction of LNG Boil-Off Gas,” International Cryocooler Conference, pp. 629-635, 2007.##

[11]. Kochunni F. S. and Chowdhur K., “Comparison between reverse Brayton and Kapitza based LNG boil-off gas reliquefaction system using exergy analysis,” Materials Science and Engineering 2017,doi:10.1088/1757-899X/171/1/012009.##

[12]. Park C., Cho B., Lee S. and Kwon Y., “Study on the re-liquefaction processing for boil off gas system of floating Offshore LNG bunkering terminal,” Proceedings of the Twenty-sixth International Ocean and Polar Engineering Conference, 2016.##

[13]. Sayyaadi H., Amlashi EH. and Amidpour M., “Multi-objective optimization of a vertical ground source heat pump using evolutionary algorithm,” Energy Conversion and Management 2009, doi:10.1016.##

[14]. Bejan A., “Entropy generation minimization,” CRC Press, pp. 160-168, 1996.##

[15]. Sayyaadi H. and Mehrabipour R., “Efficiency enhancement of a gas turbine cycle using an optimized tubular recupertive heat exchanger,” Energy, Vol. 38, pp. 362-375, 2012.##

[16]. Beladjine M. B., Ouadha A. and Benabdesselam Y., L. “Adjlout, proceedings of the 23rd IIR international congress of refrigeration,” 2011.##