هریک از سیکل های تبرید دارای معایب و مزایای هستند که در این میان به دلیل مزایای سیکل تبرید جذبی و همچنین اجکتور از دیدگاه مصرف انرژی این دو سیکل دارای اهمیت خاصی هستند. لذا مطالعات بسیاری در راستای بهینه کردن این سیستم ها از دیدگاه قانون اول ترمودینامیک صورت پذیرفته است ، در حالی که به این مهم از دیدگاه فانون دوم ترمودینامیک توجه بسیاری نشده است. در پایان نامه حاضر تحلیل قانون اول و دوم ترمودینامیک سیستم تبرید جذبی تک اثره ، سیستم تبرید جذبی دواثره جریان سری ، و در نهایت سیستم تبرید ترکیبی جذبی-اجکتور با سیال عامل لیتیوم بروماید/ آب با بار برودتی یکسان ارائه گردیده است . یک مدل محاسباتی نوشته شده در محیط نرم افزار engineering equation solver (ees) جهت بررسی پارامتری این سیستم ها تهیه شده است. سپس تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل دمای ژنراتور، کندانسور و اواپراتور روی ضریب عملکرد (cop) ، بازده اگزژیتیکی ( بازده قانون دوم) (?) ، اتلاف اگزرژی ، بازگشت ناپذیری و حرارت مبادله شده در هریک از اجزای اصلی ، برای هر سه سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهند که در محدوده دمایی بررسی شده سیکل تبرید ترکیبی جذبی-اجکتور دارای ضریب عملکرد بیشتر و بازده اگزرژتیکی کمتری نسبت به سیکل تبرید جذبی دواثره جریان سری می باشد.

در سال های اخیر با توجه به مصرف بسیار زیاد سوخت‏های فسیلی و محدود بودن منابع این سوخت‏ها، نفت و گاز بعنوان عمده‏ترین تامین کننده انرژی دنیا فقط برای 42 و 60 سال دیگر می‏توانند جوابگوی نیازهای انرژی جهان باشند. از طرفی دیگر با رشد نیاز بشر به انرژی و افزایش مصرف سوخت‏های فسیلی، مواد آلاینده از جمله گازهای گلخانه‏ای وارد محیط زیست می‏شوند که آثار زیانبار بسیاری برای همه موجودات زنده کره خاکی به همراه دارند. بنابراین رو به اتمام بودن منابع سوخت‏های فسیلی و تخریب محیط زیست توسط آلاینده‏های ناشی از بهره‏برداری از این منابع انرژی، محققان را بر آن داشته است که به دنبال یافتن سیستم های جایگزین با کارایی بالاتر باشند. در طی سال های اخیر، سیکل های ترمودینامیکی جدیدی به منظور استفاده از منابع انرژی های تجدید پذیر وانرژی های هدررفت طراحی و بررسی گردیده است. استفاده از مخلوط‏های دو جزئی به عنوان سیال کارکن که سبب افزایش بازده سیکل‏ها می‏گردد، اصلی‏ترین ویژگی این سیکل‏ها می‏باشد. دمای جوش متغییر در طی فرآیند جوشش مزیت سیستم‏های با سیال دو جزئی است، چراکه به دلیل دو جزئی بودن سیال عامل اختلاف دمای دو جریان در مبادله‏کن گرما کمتر بوده و بنابراین اتلاف اگزرژی کمتری را موجب می‏شود. از میان سیال کارکن‏های دو جزئی، مخلوط آب و آمونیاک به دلیل ویژگی‏های خاص خود مانند: دارا بودن خواص ترمودینامیکی مطلوب، سازگاری با محیط زیست، غیرقابل امتزاج بودن با روغن، پایدار بودن، ارزان بودن و در دسترس بودن، گزینه بسیار مناسبی برای استفاده در سیکل‏های تولید توان امروزی است. هدف در این پروژه استفاده از گرمای اتلافی سیکل توانزایs-co2 (supercritical co2) به واسطه سیکل تبرید جذبی آب-آمونیاک (تولید همزمان) می باشد که تا به حال انجام نگرفته است. در این پروژه دانشجوضمن فراگیری مطالب موجود در ادبیات فن درخصوص استفاده از سیکل‏ تبرید جذبی آب-آمونیاک به منظور استفاده از گرمای هدررفت در سیکل s-co2 ، سیکل مورد نظر را با استفاده از نرم افزار ees مدل سازی خواهد کرد و بر روی آن مطالعه پارامتریک انجام خواهد داد.

در رساله حاضر سه آرایش مختلف سیکل های تبرید جذبی دو اثره لیتیوم بروماید/آب تحلیل شده و عملکرد آنها از دیدگاه ترمودینامیکی و اقتصادی مقایسه شده است. این بررسی با مدل سازی سیکل ها در نرم افزار ees انجام گرفته و خواص جدید و دقیق تر ترموفیزیکی محلول لیتیوم بروماید/آب به صورت توابع داخلی در نرم افزار تعریف شده است. نتایج حاصل نشانگر این مطلب است که آرایش های موازی و موازی معکوس هم از دیدگاه قوانین اول و دوم ترمودینامیک و هم احتمال وقوع پدیده کریستالیزاسیون بر آرایش سری برتری دارند. تحلیل ترمواکونومیکی این آرایش ها حاکی از این مطلب است که با تغییر شرایط عملکردی، هر کدام از انواع آرایش ها می تواند دارای قیمت محصول پایین تر بوده و از لحاظ ترمواکونومیکی بر دیگری برتری یابد. در ادامه کار یک سیکل ترکیبی دواثره-اجکتور پیشنهاد شده و عملکرد آن با سیکل متداول تبرید جذبی دو اثره مقایسه شده است. از مهمترین نتایج حاصل می توان به تأثیر به سزای استفاده از اجکتور در بهبود عملکرد سیکل های تبرید جذبی دو اثره اشاره کرد. به عبارت دیگر بازه ای از دماهای منابع گرمایی وجود دارد که برای استفاده در سیکل تک اثره بالا بوده ولی توانایی راه اندازی سیکل دو اثره را نداشته و یا سیکل دو اثره با استفاده از این منابع حرارتی ضریب عملکرد بسیار پایین دارد. سیکل ترکیبی در این بازه دمایی به طور چشمگیری بهتر از هر دو سیکل عمل می کند. بهینه سازی ترمواکونومیکی سیکل های مورد بررسی با هدف کمینه کردن نرخ هزینه محصول انجام گرفته است و نشان می دهد که سیکل ترکیبی در شرایط عملکرد بهینه خود علاوه بر اینکه به خوبی توانایی استفاده از منابع گرمایی دما پایین را دارد، در این شرایط دارای نرخ هزینه محصول پایین تری نسبت به مقدار مربوط به شرایط بهینه سیکل دو اثره است.

در سال های اخیر با توسعه روزافزون صنایع، افزایش تقاضا برای انرژی الکتریکی، کاهش منابع سوخت های فسیلی و بروز مشکلات حاصل از گازهای گلخانه ای، استفاده از انرژی هسته ای برای تولید برق بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا به کارگیری چرخه gt-mhr برای تولید توان به دلایلی نظیر داشتن بازده زیاد (حدود 48%)، ایمنی بالای رآکتور و قیمت پایین برق تولیدی یکی از گزینه های مطلوب می باشد. توان خالص تولیدی چرخه gt-mhr حدود mw285 است و در پیش خنک کن این چرخه انرژی حرارتی زیادی (حدود mw300) دفع می شود که در دمای حدود °c200-100 بوده و لذا دارای اگزرژی نسبتاً بالایی است. به منظور بهبود عملکرد و افزایش بازده کلی تبدیل انرژی می توان از انرژی حرارتی مذکور در سیستم های مناسب بهره برد و از هدررفت آن جلوگیری نمود. در رساله حاضر چهار چرخه تحتانی مختلف شامل سه چرخه با سیال عامل آب-آمونیاک و یک چرخه رانکین با سیال عامل آلی برای استفاده از انرژی مذکور پیشنهاد شده و عملکرد چرخه های ترکیبی با یکدیگر و همچنین با چرخه gt-mhr مقایسه شده است. این مقایسه هم از نقطه نظر ترمودینامیکی و هم از دیدگاه اکونومیکی انجام گرفته است. در نهایت به منظور محاسبه قیمت واقعی تر برای توان تولیدی ملاحظات قابلیت اطمینان لحاظ شده و عملکرد چرخه ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد در تمامی چرخه های ترکیبی دبی جرمی هلیم کمتر از چرخه gt-mhr است و این عامل باعث کاهش اندازه و در نتیجه قیمت اجزای gt-mhr در چرخه های ترکیبی می شود. بنابراین آهنگ کل هزینه، که شامل هزینه های سرمایه گذاری اولیه و هزینه های نگهداری و عملیاتی است، برای چرخه های ترکیبی نسبت به چرخه gt-mhr افزایش چشم گیری ندارد. همچنین نشان داده شده است در شرایط عملکرد بهینه، چرخه ترکیبی gt-mhr/orc دارای بازده قانون دوم بیشتر و قیمت واحد محصول کمتر در مقایسه با سایر چرخه های ترکیبی می باشد. در عین حال بازده این چرخه ترکیبی حدود 1/12% بیشتر و قیمت واحد محصول آن حدود 4/11% کمتر از چرخه gt-mhr است. تأثیر لحاظ کردن مسئله قابلیت اطمینان در بررسی عملکرد چرخه ها افزایش قیمت توان تولیدی و کاهش دسترس پذیری چرخه ها به علت افزایش زمان پیش بینی نشده ای است که چرخه در پی از کار افتادن اجزاء از فعالیت باز می ماند. به عنوان مثال قیمت واحد توان تولیدی برای چرخه ترکیبی gt-mhr/orc با در نظر گرفتن ملاحظات قابلیت اطمینان حدود 7/4% افزایش می یابد. افزایش قیمت تمام شده توان تولیدی باعث نزدیک تر شدن آن به قیمت واقعی شده و موجب می شود استناد به آن در تصمیم گیری های اقتصادی منجر به حصول نتایج مطمئن تر و ایجاد خطای کمتر شود.

ابتدا سیکل تبرید جذبی eax در شرایط مبنا از لحاظ قانون اول ترمودینامیک مورد بررسی قرارگرفته و ضریب عملکرد سیکل وخواص همه ی نقاط آن بدست آمده است،سپس این سیکل در شرایط مبنا از لحاظ قانون دوم ترمودینامیک مورد بررسی قرار گرفته است. در مقایسه ی بین سیکل ها سعی شده که تمام شرایط بغیر از پارامتر مورد بررسی برای هر سه سیکل یکسان در نظر گرفته شود.در ابتدا تغییرات ضریب عملکرد و بازده اگزرژتیکی برای هر سه سیکل مورد نظر بر حسب دمای ژنراتور مورد بررسی قرار گرفته است و مشخص شده است که سیکل eax در بازه ی دمایی پایین عملکرد بهتری از سیکل دو اثره دارد ولی در دماهای بالای ژنراتور عملکرد سیکل دو اثره هم از لحاظ قانون اول وهم از لحاظ قانون دوم بهتر است.در ادامه دو سیکل دو اثره و eax از لحاظ قانون اول و دوم ترمودینامیک بر حسب پارامتر های دمای کندانسور ، دمای ابزربرو دمای اواپراتور مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفتند که این مقایسه عملکرد بهتر سیکل eax در دمای بالای کندانسور و ابزربر و دمای پایین اواپراتوررا نشان میدهد.سپس سیکل eax بر حسب سایر پارامتر های غیر مشترک از جمله کارایی مبادله کن های گرمایی محلول از لحاظ قانون اول ودوم ترمودینامیک بررسی شده است، و همچنین تغییرات تلفات اگزرژی نسبی برای تمام اجزای سیکل بر حسب تمام پارامتر های مورد بررسی آورده شده است.در نهایت نیز امکان وقوع پدیده ی کریستالیزاسیون در سیکل eax در شرایط کار کرد مختلف مورد بررسی قرار گرفته است . با تو جه به اینکه محتمل ترین محل برای وقوع پدیده ی کریستالیزاسیون در سیکل های تبرید جذبی ورودی ابزر می باشد هر سه ورودی ابزربر در سیکل eax ارزیابی شده و مشخص می شود که فقط در ورودی ابزربر 1 در دمای بالای ژنراتور امکان وقوع کریستالیزاسیون وجود دارد.

امروزه مقوله انرژی به یکی از بحث های جدی جامعه بشری تدیل شده و پیدا کردن یک منبع انرژی مناسب و مطمئن یکی اهداف اصلی محققین و دانشمندان است. متاسفانه منبع اصلی انرژی امروزی بشر، یعنی سوخت های فسیلی، به دلیل پایان پذیر بودن، آثار مخرب بر محیط زیست و اینکه در همه جا در دسترس نمی باشد، منبع قابل اعتمادی جهت برنامه ریزی برای آینده بشر نمی باشد. از همین جهت، در سالیان اخیر، توجهات به سمت زیست توده ها معطوف شده است. اخیراً د گروه مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، در قالب یک پایان نامه دکترا، تحقیقاتی بر روی پیکره بندی های مختلف، برای چرخه های ترکیبی توربین گاز، با هدف تولید توان از انرژی زیست توده گازی شده، انجام شده است. در پایان نامه حاضر، یک پیکره بندی جدید در راستای کارهای انجام شده، معرفی و تحلیل ترمودینامیکی خواهد شد.. در این کار به منظور شبیه سازی عملکرد ترمودینامیکی چرخه، از مدل سازی در نرم افزار ees استفاده شد.