10
97 51 4 1400 !"# 11 - 20 &’ ()*+ - 10.22034/jmeut.2022.11034 DOI: * : [email protected] : ! 08 / 12 / 98 :() ! 27 / 05 / 99 , &!- . / * . *0 1023- 435 1 ’3- , 62- - 3,- 1 736 6 0"6 / . 63’ 1 2 LNG .6’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І % 33 U 3 31 / 77 % 69 / 23 =O ІІ % 49 / 87 95 % / 23 /0 I@ ;-3 ;[<9 4 7N V 3 U 13A 8 LNG =O І ІІ U 3 % 37 / 63 % 9 / 73 . 83 76* .) .’ : 0 / , : LNG =O ; P 6 0@. HF? / . Simulating, Analyzing, and Thermodynamic Optimizing of Two Novel Combined Power-Refrigeration Cycles through Cryogenic LNG Energy Department of Mechanical Engineering, University of Shahid Beheshti University, Tehran, Iran D. Aghazadeh Dokandari Department of Mechanical Engineering, University of Shahid Beheshti University, Tehran, Iran R. Haghighi Khoshkhoo Department of Mechanical Engineering, University of Shahid Beheshti University, Tehran, Iran M. Bidi Department of Mechanical Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran M. Mafi Abstract The present study aimed to introduce two novel power-refrigeration combined cycles into optimal usage of LNG cryogenic energy and reducing exergy losses due to high-temperature difference in the heat transfer process. The combined cycles include a compression-ejector refrigeration cycle and two low and high-pressure Rankine cycles in which the power required to operate the compression-ejector refrigeration cycle s compressor is provided by the power generated by the two-cycle Rankin turbines. Increasing the cooling energy compared to direct LNG evaporation is considered as the benefits of the novel combined cycles. A thermodynamic analysis, along with optimizing both novel combined power-refrigeration cycles, was performed through the first and second thermodynamics laws and the fixed surface model assumption for the ejector. Analyzing the design parameters demonstrated that the maximum thermal and exergy efficiency and maximum refrigeration increasing ratio in both novel combined power-refrigeration cycles increase as the pump discharge pressure increases and the output pressure of Rankine cycle turbine reduces. The maximum thermal and exergy efficiency in cycle (І) were 77.31% and 23.69%, and 87.49% and 23.95% in cycle (ІІ), respectively through performing optimization in the boundaries set for the design parameters. Finally, the highest refrigeration increasing ratio to direct evaporation of LNG for cycle І and ІІ was 63.37% and 73.9%, respectively. Keywords: Cryogenic energy, LNG, novel combined cycle, ejector, efficiency, exergy losses. 1 - ; \ G. D b ) LNG ( : =8 , : 3 e 93 / 8 b .8 Df 5O LNG ;3 Kg/m 3 400 500 Kg/m 3 N 43 g 5O 3 :8 8 . h\ G D\ G. MN LNG 3 T= 3 /iA 3 D\ G. 1 3 O 43 LNG 6 7,C I9 E3 3 1 m 3 G LNG 3 MD 620 m 3 D\ G. 3 .4 ] 1 [ H LNG O - ; 8 6 = 5<-O 4 / G 4 483 M8 ; 2005 3 63 / 19 ? 6 M8 ; 2015 8 ].8 2 [ /9 / LNG =l 4 , : <D) J 162 - P ?8 F8 G 1A ( \ G MN h 3 mE= V \ G. 3 4 D 1 .. :, /0 LNG V . 3 - F8 ) 9= 9 = 68 \ 23 nC /0 G /3

Tabriz ?Journal Paper 10 Page

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Tabriz ?Journal Paper 10 Page

��

���

��

�� �

���

� ���

���

��

97 �

�� �

51

���

�� �

4 ��

���

�� �

1400

�!

"# �

11 -20 –

&��

'

()*

+� -

10.2

2034

/jmeu

t.202

2.11

034

D

OI:

* ��� ����� :���������� �� ���� ������ ���[email protected]

:� ��� !���08/12/98

:(�)� !���27/05/99

��,�&��!- �.��� ����/ *.��� *0 ����102�3-�435 �1�� '3-�, �62- -3,-1�

73�6 �6 �0�"��6 �/. 63'1�2�� LNG

.�6���'0 �06��89 �2�60 ����� �,-���� ���./0��� 1���� �-23 ��24 ��5-���� �6��2� �6���

2:�24 ;�;< =��6�* ���-���� 7��8 ���./�9 �/0��� �-23 ��24 ��5-����6��� �6��2� �

.��/ ���:� �����8�� ���./�9 /0����)���,�� �-23 ��24 ��5-����6��� �6��2� �

?�� "@A� �����8�� ���.:����� �8��2�� ��5-���;�3���<= >��� �??<�� �6��� �;�@A

��� 5

��3 �B�C �D��E� ��/ 23 ���F�8���� 0��� G�/ �����,�: LNG 0�@.� H�F?� I9�� �/ J�3 /��� KL�=� G� �4���� ���� M�N������.� ���=�O ��P

������ 6���-���� �D�� ���. .�=�O/�9 ������ ��P 1��4 :�=�O ���� <�����-����P�/ �� ��=�O �����; J�3 � ;��� /��� ��- �3 �� �� �4�3

6��� 6� ��G��� ���� ��8�S<��=�O ���� �<���� -����P�/ ��� 6��� T8����/ 3��� ���;�9/ ���=�O �����; ����; ����4. /��@� G� �� �=�O ��P

������ �� I�@ � �3 6��� ����8 /0��� U���4 �3 ��N� �� 7�N�� ��V��LNG .��<� ���4�3;����A G� ���F�8� � M�� W� � :��������� >�� � M��

����������� 1�?X� ����P� /��3 �3�Y ZE8;��[<9 � ���23 �� �9 /��3 /G�8�=�O 6��� ������ ��P- �C��\ /�9������� 1�?X� �3 .�4 >�,�� ����

�= ��- I9�� � ]<� ��?V� ��- I�@ � �3 �� �4 ��9�-� ;�3��� �P��=�O ;��� ��- ;�����6������ ����. ����-�36������ ��� � ���-�3 /0�@.�

�� �9 �� ����8 /0��� I�@ ��=�O ������ ��P 6���-�� I�@ � ����.�3� �3���23 >�,�� �� /G�8/�9G�� ��C��\ /�9������� /��3 ��4 ;��D�-�3���

6������ ����. �6������ �� /0�@.��=�O І % �3��3 U���� �331/77 % �69/23 �� � ��=�O ІІ %49/87 �95%/23 /0��� I�@ � ��� ;��-�3 ;��[<9 �4

7�N�� ��V�� �3 ��� U� 13�A ����8LNG �� �� ��=�O І �ІІ U���� �3%37/63 % �9/73 .��� �8�3

�76* .�) .���': 0���/ �����,�:�LNG ��=�O ��; ����� �� �����P�6������ ��0�@.� H�F?/.

Simulating, Analyzing, and Thermodynamic Optimizing of Two Novel Combined

Power-Refrigeration Cycles through Cryogenic LNG Energy

Department of Mechanical Engineering, University of Shahid Beheshti University, Tehran, Iran D. Aghazadeh Dokandari Department of Mechanical Engineering, University of Shahid Beheshti University, Tehran, Iran R. Haghighi Khoshkhoo Department of Mechanical Engineering, University of Shahid Beheshti University, Tehran, Iran M. Bidi Department of Mechanical Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran M. Mafi

Abstract The present study aimed to introduce two novel power-refrigeration combined cycles into optimal usage of LNG cryogenic energy and reducing exergy losses due to high-temperature difference in the heat transfer process. The combined cycles include a compression-ejector refrigeration cycle and two low and high-pressure Rankine cycles in which the power required to operate the compression-ejector refrigeration cycle’s compressor is provided by the power generated by the two-cycle Rankin turbines. Increasing the cooling energy compared to direct LNG evaporation is considered as the benefits of the novel combined cycles. A thermodynamic analysis, along with optimizing both novel combined power-refrigeration cycles, was performed through the first and second thermodynamics laws and the fixed surface model assumption for the ejector. Analyzing the design parameters demonstrated that the maximum thermal and exergy efficiency and maximum refrigeration increasing ratio in both novel combined power-refrigeration cycles increase as the pump discharge pressure increases and the output pressure of Rankine cycle turbine reduces. The maximum thermal and exergy efficiency in cycle (І) were 77.31% and 23.69%, and 87.49% and 23.95% in cycle (ІІ), respectively through performing optimization in the boundaries set for the design parameters. Finally, the highest refrigeration

increasing ratio to direct evaporation of LNG for cycle І and ІІ was 63.37% and 73.9%, respectively. Keywords: Cryogenic energy, LNG, novel combined cycle, ejector, efficiency, exergy losses.

1 - ���;�

�\ G�.�D� ��b )LNG (: ��� �=�8��,�: �3 e��

�9��3���/ 8��b .�8� �D�f �����5O LNG ;�3Kg/m3 400 ��500

Kg/m3 ����N� �� �� �4�3 g� ���5O �3:�8�8� ��.

h�\ G� �D��\ G�. M�N���LNG ���3 ���� T= �3 ���

/��i�A��� �� �3 �D��\ G�. 1��� �3 �� ��O �4�3LNG 6� 7,C

�� I9�� ����E3 �3�1 m3 G�LNG �3 M��D� 620 m3 �D��\ G�.

��3.�4�]1[

H�����LNG O ��-� ���; ��8 ���6� =��� 5<-O �4���/

G� � ��4��483 M�8 �� ;�2005 �363/19 ��?�6� M�8 �� ;�

2015 8���� ].�8�2�� �� [���/�9 �����/� LNG =l��� �� ��4

��� �����,�: <D�)J� 162 - �P�����?8 � ���F�8� G� 1�A (�

�\ G� M�N���h �3 ���� m�E=� V���� �\ G�. �3 � ��4�D� ���1

.���. :���,��� /0���LNG ��V�� ���� �� �.� �3 ��-� ���F�8�

�)� � � �9��= ��9 ��=� 6����8 �\��23 �n���C /0��� G� /����3

Page 2: Tabriz ?Journal Paper 10 Page

���4

���2

3 � 1

�?X

� �/

G�8

��

���

���

����

� /G�

8 �

=�O

��P

...

12

:���,���LNG .�8� �� �. ���A ; 19� �P�� ����

/��3 �� ���.���. /�2<��8 ���<P� ���� �3 6����<9 � ������

��23 G� /����30���/ �����,�: LNG .���=���� �8� ��4 � �D�]1[

� �?<P 6� G� ���0������ �3 6���/ 2��� �/����) ;3��CO2

CAPTUREG�8��P �(/ ��f ���9b �)o� �1N� � 1<C ���4�

.��<�]3 -7[.

�[<9�; ������ H�D��E� ��0��� G� ���F�8�/ ���8� �����,�:

LNG ���=�O �����; ��=�O �� ;����� ��� �3�G ��.�� G� ���/

b������.� ��� �/ ��O b ����. ����2�- .�8� ��4 � p��

���23 � q�f�� �3 6����<9 �3 6��� ��P ������ 7��8 /G�8

����8 /0��� � ;��� ��� ��4 q?� ����. /0��� G� ���F�8�LNG

���23 >�,�� �3 .���=���� :��������� >�� � M�� 6���A ��8��3 /G�8

���-�3 �?���� 1����F� 7���5�� ��8��36������ >�� � M�� 6���A

U���� �3 :���������33/39 �62/55 .���. (��@. �f��]8[

?8���r ] �������� �90��� G� [/ ���8� LNG ��3/ :�=���/

��9/ ����/ 3����; ��: �=�O ��3 G�36�� ���8 �3 ��I �

���.I C�����/ ����U .����<� ���F�8� ��3 ��4 6����<9 � ���

]10[ ���4 �3/G�8 :�=�O 7�N�� m���� �3 ���<9 ���8 ;�����

LNG q?�V� /��� M��8 ��O g�V��� � /��3�=�O ���23 �3 /G�8

�=�O 3K�9 � �� �s � ������� t��= 6��� ���-�3������ ;�

����. .���=���� :���0 7���5�� ��8��3 6����<9 � ��?����]11[ �3

H����� �3 ��9 ��-� G��� �3 �P��LNG �4��@. G� (�� q?�V� /�9

��23G� /����3 0���/ �����,�: LNG �� �������(��@. .����<� /��3

/0�@.� H�F?� G� ;�8��G� �4�� ��V�� ���� �� J�3 ���� H����u�

LNG G� )160 - �P�����?8 (T�X� /��� �� 6����<9 � �3]12[

I��5O �?C�� ��O /��=�O ����<� ��2�-�� �� 6��� �� ��� ��� �2�� .

�=�O �3 ������I��5O �8 �?C�� ����8 �-.G�3 ;��-�3 /�

.�4�� �9��= �� ��J�8 6����<9 � ��� ]13[ �� m�?V� : /��.���3

/��� M��8 6���v �3 �@P ���� �� ����8 /0��� � �G�3LNG ��

�� ��� ��� �2�� .����<� ��2�-���� 6���6������ �=�O ;�����

�� :���.��) ;?��� �@P �� m�?V� G� ���F�8� �3C2H4 ( - 6�����

)C3H8 (/��� M��8 6���v �3 t��= 6����� G� ���F�8� �3 ��N� �� ��

6/79 .��� I�@ � �f��

�3� �A� �� �4�� �P��� 0��� G�/ ���8� LNG N�� ��E3�7

��3/ :�=���/ ��9/ ����/ �� ��8�S<� �3: 3����; ��23 G�. -

����3/ ����� KL�=� ��4/ LNG ��9 �/ ����/ �� ��8�S<� �3

3���-; ��= ���N��� 180 �P�����?8 8� �9��=�� � ��;

��� KL�=�/ �� �� J�3�� M�N������. 0�@.� H�F?� �3/ �,�� J�3

�3 �)� �4 �9��=� D8� ���� G� �� ����1 0���/ ���8� =l��� ��4

��LNG ��23 �n���C����3/ 3 ��� KL�=� I9�� ��w�� �3 .��<� ���;

��9/ ����/ � ��8�S<� �3LNG ��23 �����3/ �n���C/ 0��� G�/

�����,�: LNG ] 6����<9 � p�014 [�=�O ������ �P�/ �D��

6� �� �� ������=�O ���� <����� ��=�O �����; 8 �3�M� 1��v

�/ ���� ��� .����3 ��4 1��� ;3��x NX��h �� ��� 6�-� �2��

0���/ ���8� :<� �3 ��4 U��=�O ������ �P� % ��5/36

3���- V�� M����� (�� G��� LNG .��3 �9��=

��3 �B�C �D��E� ��/ 23 ���F�8���� 0��� G�/ �����,�: LNG �

0�@.� H�F?� I9��/ ��� KL�=� G� �4��/ J�3�� ���� M�N������.�

���=�O ������ �P� �D�� ���. .�=�O/�9 ������ 1��4 :

�=�O ���� <����� -����P�/ �� ��=�O �����; ;��� /��� ��- �3

J�3 � �� 6��� 6� �� �� �4�3G��� ���� ��3/ ���G����/ ��8�S<��=�O

���� �<���� -����P�/ ��� 6��� T8����/ 3��� ���;�9/ ���=�O

�����; ����; �[<9 .�4 �9��=�; � �3 6��<� � �B����S�� ������

�V�� �LNG ����� 0��� G� ���8 � 6��� 6��@<9/ �����,�: LNG

� �. ���A �P�� ���� .

�@� ;��<2� G� /�9�=�O/�9 ��P ������ �P� �� �3 6���

:��<� ���4� �G �����

• M��8 �� /��� KL�=� I9�� �� ������;� ���.� �� �

�,���0�@.� H�F?� I9��/ M�N��� ���� ���. .

• ��4 � ��� ����8 /0��� ��5<-O I�@ �G� �=�O/�9

������ �P� �3 ��N� �� 7�N�� ��V��LNG

M�� W� � :��������� >�� � M�� ��� ;����A G� ���F�8� �3

����P� /��3 �3�Y ZE8 b��P ����������� 1�?X�� ���23 /��3 /G�8

�� �9�=�O 6��� ������ ��P -���. >�,�� ���� 1�?X� �3 ;��[<9 .

�-.�3 6�@�� /0�@.� 7��8 1� �� /�)��� G� : �9 728 �y�@P�

�-.�3 G� 7��8.�4 �8��3 1� /�)���

/������� 1�?X� 1��A G� �C��\ /�9������� ��Y�� ��9�-� /��3 @��

��- ;���8 G�. � /���;���8 G�. �]<� ��?V� ��- LNG � ��-

��?V� ]<� 1 ;�3��� �P��= ��- � �=�O ;��� ��- ;����� �3

���23 ��2� �� � � �. >�,�� 7��8 ���?<v �9 ����������� /G�8

���=�O 6��� ������ ��P - ����>�� G� ���F�8� �3 ��@ �EES ]16[

>�,�� � ���?<v�=�O /�9�P� ������ 8 G� ���F�8� �3�M� /��� �/

���� ;3�� (CO2) �����N�� � �. ���A.

2 - C�#2- *0�435 �1�� '3-�, �62- -3,-1�

���=�O ��P ������ 6��� -���� ����2�- �D��E� ;� �� ��4

1��4: �=�O ���� <����� -����P�/ �� ��=�O �����; ��- �3

J�3 � ;��� /��� ���4�3 �� 6� �� :���,��� ����8 /0���

��V�� ���� �� ��4 z��V�8�LNG /0��� ;���� b��� 6���v �3

.�8� ��4 �� �. �w��� 0���/ �����,�: LNG �<A �� �V�

�=�O �����; ;��� ��- �=�O ��P������ 6���v �3��O ���.�

�3V���� �46 ��3/ 6����5O ���� ;�3��� G� �P��=��23����3/

rS8 .�4 �9��=LNG V���� G� ���v �3 ��4: ;���. >�.�� �4�

��D3 ����S�� G� ���v �3� ����� 6��� ����S�� G� z��= ��G� ��/

�4 �9��=. �2� ��� @�� G� ���v �3����������. ;� 2 0��� M�N��� �/

���8� A�3�����< �3 ��=: X��T �\ G�. �3 ����4 ��8�D� )NG (

���1 ��.��4

�=�O �����; ;��� ��- � ��; 3��� 1��4 ���N���; �����5O �

�]<�m�?V� � ;���. �;�;���P 8 .�8��M� /��� ���=�O �����;

;��� ��- 3��� G� ���v G� �D3�; ��� ��� �6����� �����5O �3 G� ���F�8�

0���/ ���8� LNG 6���v �3)��O ���.� (�����5O ����4 �� rS8

]<�1 6� ��- �3 ��- G� �� ����8 �=�O ���� <����� -����P�/

����m�?V� ;��=�O ;��� ��- ;����� ����4 ���8� m�?V� �� �-

Page 3: Tabriz ?Journal Paper 10 Page

13

6��

�����

����

���G�

A�/�

����;

NC�N�

3 ���

V�

��V

4�=

��/

FEi

� �

� ��

6� �3 ;� � m�?V����4 �� m�?V� .����������. ;� 1 X� �3�T

M���� ����4 ��8���. �2� �� � ����� ���C �� z��= 6� G� >�.��

����4 . G� z��= �� m�?V� /��3����������. ;� 1 �9 ��>��� G�

�=�O /�9��P ������ 6��� -���� �B�C ���N� �� ��4 � �D�

����8/ ����F�� .�4 q�D� ���=�O M��)�=�O І ( ��V3>�.��

G� ��4 z��=����������. ;� 1 ����;���. �4 �9��= �� �3 ��� �

���. X� G��T K��\���� ��J�3 6� /��� rS8 G� �-V3 ��V3>�.��

m���� G� �D3 7�����tV-� ��- �� ;�3��� �� 6��� ����� �� ����

����P� MG���=�O ���� <����� -����P� �4 �9��= / �3G� �5� IV

3 ��V>�.�� ��- �������5O � ��4 T��� ;�3��� �� ���������5O

����4. �� ����=�O ) >���=�O ІІ��4 z��= /��� M��8 ( G�������-

����. ;� 1 ����� 7�N� �� �4 �9��= �<A �� M��8 G� ��<A .

���� /���;���. � ��46� /��� I�@ � G� �D3 G� ���v �3 ;�3��� �

���� ��2� �� 6��� ����������5O ��=�4 �9 ��<A 6� �5� ����

����P� MG���=�O �<���� ���� -.�4 �9��= /����P�

���=�O ���� <����� -����P�/ 8�M� /��� P��=� G� G�.

;���8 C�� �� ���� ���X3 �� � � ��4 ����P� MG�� �<A ���� �8�

mL�=� �wFX� /���� �� 6� ��- (�3�Y ZE8 �3) �3 8 ��- �M� /���

G� ���=�O �����; ;��� ��- ���� MG�� �9��= �8� ��4 ����P�

�8��� .; 8 ���M� �� /�����3�Y ZE8 ����P� mL�=� �wFX�

m�?V� � ��4rS8 � G� ���v �3F��G� ����P� G� �-V3 �3�G�3 �

��= /��- /0��� G� �� ���C ��/ ��P ���� ;��=�O ����

<����� -����P�/ .�4 ��9��=;���P ��� ��4 ��P {��4� ��V3 � ����

��8�S<�����4 �� 6�4 7����� �3�3 ��- � ���8� ��4 �� �. �w���

rS8 ����;���8 G�. ��4 .�D��E� ;� �� .�?P ��w�� �3��/ G�

� ���9���. 8�M� /��� �� ;���8 G�.� : �=�O �����; J�3 ��-

�� G����./ �� ��4 b �;���8 G�. b��� 6���v �3���.� ��23 ���

����4 �� �. �w����8� ��4 .��b {��4��� ��4 ��P ��P;� �� ��

�=�O ������ �P� M���� �� ����F�� ��� �� ��� �9��=�=�O M��

)�=�O І {��4� b�� (m�?V� ���� �<�N�� ;��=�O ��- ;�����

��� �4 �9��= ;��� ���=�O ) >���=�O ІІ( ��4 �� ���3� {��4� b��

�� I��F= ]<� �P��= ��- 1 �����F= �4� ���� /G� �� ���C �� �

;���P2 ����4 ;���P �� rS82 ���� � ��4 ��P {��4� b��

m�?V� ;��=�O .�4 �9��= ;��� ��- ;�����

�� G� ���N� ;� �� 6��P��= ;�3��� ���=�O/�9 ;����� �3��-

J�3 � ;��� /��� ��8�S<� � �i� 6��� ;���� /��3�=�O ����

<����� -����P�/ .�4 �9��= ���F�8�

����C�\ ����<� �T-S �=�O/�9 ��P ������ 6��� -���� �3

. ��23��/ 0��� G�/ �����,�: LNG 1�4 �� 1�2 ��4 ���� 6�-�

.�8�

3 - E�� ����102�3- .���

����4 ��4�� /����S��� �����3 �9: y�@P� G��=�O H��f �3

: M�� ��8� .�8� ��4 �� �. �w� �� M���� 7,C/G�8 HJ��D� �

�N3/ 0��� � >�P/ ���4�3 ��� �3 ���U T3��� ��)1( �)2( �D��

��4���:

)1( ����� � m��� = 0

)2( ����� � m��h�� + ����� � Q��

� + ����� � W��� = 0

G� � K�\�5 ��� |���� ������� �E3�� G�)3( :�8� ��8�X� 13�A

)3( S� ��� = m� � s� − m� � s� − Q� �T�

|�� 0�@.� H�F?�/ ��@ �3 �E3��)4( �D�q ����4:

)4( I� = T� !S� ���

) ����P� I�� ���U) e�X�� 6��P �� 6���v �3 ( �3�

���P �EN�2c) e�X� 6��P �3 ( ���P �3� �EN�3c�� q�D� (.��4

M������X� M�<v� �3 ����������� /G�8 �9 /��3 �C��\ /�9

���=�O 6��� ������ ��P - ����� G� @�9�� /��3 .���. >�,�� ����

M��P ��1 T3��� TN ����������� �3 7��C �9 : y�@P� G��=�O

ІІ �. � ;O T3��� G� M��P ;� �� .�8� ��4 ���� 6�-�]15[ /��3

;��D�6������ @� ��8�S<� :������� ���F�8� ��- ��� UC�3

.�4 m�3�� T3��� G� ���F�8� ;��[<9 � ��4 ��l T3��� 1C �3 >�,���8

����������� }��= �3 �� >�� ��@ �EES ]16[ ���4 7��8 ���?<v-

.�4 /G�8

3-1 - H��B�

;��<2�M�� �� ��4 �� �. H��B� /G�8�=�O ��P /�9

6��� ������ -���� :G� ������v]17 -21[

• �=�O���4 ��� ���C T��4 �X� �9�� /G�8.��4

• y�@P� �� ��- � � G��=�O K�f �2�� ;�3 ��� ��� �w�.��4

• �� W� �3�Y �S����� I��F= ��4 ���� .��4

• �wFX� �3�Y ZE8 /���� �� e�X�� � e�X� 6��P �� �9

�� 6�� ��- : �3 ����P� mL�=�� ��8� 6��P �� ;�

.�4 ��9��V� m�?V� 79�3 mL�=� �wFX� /���� G� 1�A

• 6������ � ����P� e�X�� � e�X� 6��P MG��6������ �G��F�

.�8� ��4 W� �3�Y ����P�

• 6������ �� W� �3�Y ����S�� � ;�3��� �]<� :�������@�-

.��4

• /���LNG G� z��= ������������. ;� �?f�15 �P��

���?8 G� �� �8� ����8 /��� G� ��<��=�O ��- ;�����

���� ;�������������. ;� �� �?f� .��4

• G� z��= �� /��� M��8 /�������������. ;� 1�2 6�@�� �3 5

�P�����?8 �3�Y � .�8� ��4 W�

• ;�3��� �� �P��= 6���1�2 ��3 ��8�S<� 6���� /�=�O ����

�<���� -�� ���F�8� /����P�.��4

Page 4: Tabriz ?Journal Paper 10 Page

���4

���2

3 � 1

�?X

� �/

G�8

��

���

���

����

� /G�

8 �

=�O

��P

...

14

& �1- ��62<3F �602�� *T-S �435 �1�� '3-�, �62--3,-1� G �3�/ �/�3. 73�6 �6. 63'1�2�� )�435 І(

& �2- ��62<3F �602�� *T-S �435 �1�� '3-�, �62--3,-1� G �3�/ �/�3. 73�6 �6. 63'1�2�� )�435 ІІ(

Page 5: Tabriz ?Journal Paper 10 Page

15

6��

�����

����

���G�

A�/�

����;

NC�N�

3 ���

V�

��V

4�=

��/

FEi

� �

� ��

E*�� 1- J/6*� ����102�3- 3/ K'�< 3) �1 �6 L6M�6 �435)ІІ( �1�� '3-�, �62--3,-1�

L6M�6�435 .73�6 J/6*� .7�MG6 J/6*�

]<�LNG η#,%&' = ()*(#,*-#)*)/,*-/)* , W1,%&' = m2%(h3% − h2%) I#,%&' = T4m2%(s3% − s2%) ����������. ;� �?f� Q5,6�7 = m3%(h8% − h3%), Q5,6�7 = m29(h39 − h29) I5,6�7 = T4 :m3%(s8% − s3%) + m29(s39 − s29);

;���. LNG Q6,%&' = m8%(h<% − h8%) I6,%&' = T4m8% =(s<% − s8%) + (h8% − h<%T> )? ����S��LNG η@A,%&' = /B*-/C*/B*D-/C* , W@A,%&' = m<%(h<% − hE%) I@A,%&' = T4m<%(sE% − s<%)

����������. ;� 2 Q6�7,3 = mE%(hF% − hE%) I6�7,3 = T4mE% =(sF% − sE%) + (hE% − hF%T� )? ;�3���1 ηG��,2 = /)H-/IH/)HJK-/IH , WG��,2 = mF9(hF9 − h29) IG��,2 = T4:mF9(SF9 − S29); ]<�1 η#,2 = (,H(#LH-#,H)/LH-/,H , W1,2 = m39(h89 − h39) I#,2 = T4m39(s89 − s39)

;� m�?V� 1 m89h89 + mMNhMN = m<9h<9 I5�A2 = m<9s<9 − m89s89 − mMNsMN ����������. ;� 1 Q6�7,2 = m<9(hE9 − h<9) I6�7,3 = T4m<9 =(sE9 − s<9) + (h<9 − hE9T� )?

����� 7�N� mE9hE9 = mF9hF9 + m2Nh2N I>1O = m2Ns2N + mF9sF9 − mE9sE9 ;���. 1 Q6,2 = mF9(hF9 − hE9) I6,2 = T4mF9 =(sF9 − sE9) + (hE9 − hF9T> )?

;� m�?V�2 m2Nh2N + mPNhPN = m3QNh3QN I5�A3 = m3QNs3QN − m2Ns2N − mPNsPN ����P� R = S� 3 S� 8⁄ , hEN = (h23N + Uh3VN) (1 + U)X ,

η� = /,VY-/,Y/,VY-/,YK = /),Y-/LY/),Y-/LYK , h3VN − h3N = �,Y ,3 ,

u3N = v3\ (2]^)�,Y_ , , h23N − h8N = �LY,3 , u8N = v8\ (2]^)�LY_ ,

η` = (hEN> − h<N) (hEN − h<N)⁄ , xEN = 2^]2 , ⍴<N(a3N + a8N)u<N = 1 P<N(a3N + a8N)+u<N = P3N(a3N + a8N) + (u8N + Uu3N) (1 + U)X

h<N + �CY,3 = 2^]2 (h8N + �LY,

3 ) + ^^]2 (h3N + �,Y,3 )

I��� = T4 =sEN − s23N 1U + 1 − s3N UU + 1?

;� ��P 1 mENhEN = mFNhFN + m24Nh24N I>�12 = m24Ns24N + mFNsFN − mENsEN I��F= ��4 meNheN = mFNhFN IG/� = T4mFN(seN − sFN)

;� ��P2 meNheN = mMNhMN + mPNhPN I>�13 = mPNsPN + mMNsMN − meNseN ��8�S<� ηN� = /))YJK-/)fY/))Y-/)fY , wN� = )fY^]2 (h22N − h24N),

ηN� = 0.9343 − 0.04478 n#))Y#)fYo IN� = T4 m24NU + 1 (s22N − s24N) ;���8 G�. Q�\ = ))Y^]2 (h23N − h22N), m22NU + 1 (h23N − h22N) = m8>9(h<>9 − h8>9) I�\ = T4 p m22NU + 1 (s23N − s22N)

+ m8>9(s<>9 − s8>9)q ;�3���2 ηG��,3 = /)DH-/CDH/)DHJK-/CDH , WG��,3 = m<>9(h<>9 − h2>9) IG��,3 = T4m<>9(s2>9 − s<>9)

����������. ;� 3 QN�� = m2>9 (h3>9 − h2>9) IN�� = T4m2>9(s3>9 − s2>9) ]<�2 η#,3 = (,DH(#LDH-#,DH)/LDH-/,DH , W1,3 = m3>9(h8>9 − h3>9) I#,3 = T4m3>9(s8>9 − s3>9)

3-2 - 03 ��N /�1��6

���?<v�=�O6��� ������ ��P /�9 -���� T3��� M�<v� �3

6������ .� �. ���A �3�G�� ���� :��������� >�� � M�� 6���A6������

�� �9 /��3 :��������� >�� � M�� 6���A�=�O ���4 ��4 /G�8

:��4 q�D� �G H��i3

)5( ηrs = Qt,uvtv + wux,yz{ − w|,yz{ − w|,2 − w|,3}v~�,yz{

)6( η�x = �t,uvtv + wux,yz{ − w|,yz{ − w|,2 − w|,3�v~�,yz{

J�3 T3��� �� QR,ECRC �R,ECRCΨ U���� �3 /0�@.� � ����8 /0���

����8 G� �� �8��=�O �<���� ����– /����P��� U�� ��4

QCry,LNG �Cry,LNGΨ �3 :���,��� /0�@.� � :���,��� /0��� U����

��@� G� M�iC 13�ALNG .�4�3 ��]5�7[

�F��� �5��� ���?<v �3�G���=�O6��� ������ ��P /�9 -

���� ��� ����8 /0��� I�@ � G� z��V�8� 13�ALNG ��N� ��

7�N�� ��V�� �3LNG ) �8�RIR: Refrigeration increasing ratio.(

)7( ���:%; = 100(}��x,2 + }��x,3}���,��� − 1)

;��[<91� /0�@.� H�F?� �� G� : �9 ���=�O ������ ��P

6��� -���� G� : �9 /0�@.� H�F?� b<P G�y�@P� .��� �8�3

3-3 - ����/.��� ��N�3 ����-� 6������ ����. ���-�3 �6������ ���-�3 � /0�@.�

��� I�@ �����8 /0��� )RIR � �C��\ /�9������� G� �D3�� (

��3 �9��= 7��8 /���

���23 /��3 ;��3��3/G�8 ����X� � �C��\ /�9������� /��3 ��9

:���. W� /���

)8( ����S��� �rs �� ��x �� ������� , ��� , �|,yz{, �|,2, ���~,�xr�

)9( 308 ≤ ���:�; ≤ 328

)10( 80 ≤ ���:���; ≤ 145

)11( 18 ≤ �|,yz{:���; ≤ 36

)12( 18 ≤ �|,2:���; ≤ 36

Page 6: Tabriz ?Journal Paper 10 Page

���4

���2

3 � 1

�?X

� �/

G�8

��

���

���

����

� /G�

8 �

=�O

��P

...

16

)13( 5.2 ≤ ���~,�xr:���; ≤ 14.5

������~~� �~~9 ;��~~� � J�~~3 �~~C HJ��~~D� h~~�\)9( �~~�)13 ( ��

>�� ��@ �� M�~<v �~��23 � �,�~P (�� G� ���F�~8� �~3 /G�~8 7�N�~�

)Direct search method (>�� T8�� ��@ �EES .���. >�,��

3-4- �� ��,�N6

/��3 �,�8����v�x��� � ���4 /G�8 /��3 ��4 >�,���=�O

;����� ;��� ��- �3 ��4 1������� ��V��LNG �3 ��� p�0 �

6����<9 ]14[ ���4 �Xf I,�8 /��3 � /G�8�=�O ����

<����� -����P� �/�3 x��� ��� /�� � 6����<9 ]19[ �4 ��N�. ��

M��P 2 ��N�/� G� �D��E�B�C �� bP�� ]14[ �� �� PM��3

��N�/� G� ��� �B�C � bP�� ]19[ ����� .�8� ��4��E��<9 ��

tV-� �8� KL�=� ;�3 �x�� �� ���N� ���3 @�O�� �8� � ;�

H� L�=� �@�O� �4�� G� H��F�� 36�� >��/�9��@ � ���� ���F�8� ��

�8� H��8�X�.

E*�� 2- ��' .*� �6 3O�< �PQ�@� �/ )0��,�N6 R1���S�3� ]14[

E*�� 3- �,�N6 R1���S�3� ��' .*� �6 3O�< �PQ�@� �/ )0� ]19[

������� bP��]19[ �B�C �D��E� KL�=�

���?<v U�B 484/1 48/1 03/0%

6������ >�� 6���A[%] 38/26 41/26 01/0%

/0�@.� H�F?� {�<,�

[KJ. kg-1] 76/29 85/29 03/0%

���� �� �s

[kJ. kg-1]

99/59 01/60 03/0%

4 - * V!/R1��� �P �� M�5 ���C ����������� /��� M��8 q?�V� m�N� ��

�=�O ІІ �� ��- ���23 �EN�;���8 G�. ]<� ��- �LNG ) K�9 �3

�3 6��8�3 ;��-���� ����8 /0��� I�@ �( ��4 ���� 6�-�

�8� .

1�43�4 ���-�3 ���N� U���� �36������ ����. )6������ 6���A

(M�� �6������ ) /0�@.�6������ (>�� 6���A�=�O І �ІІ ��H����u� �3

��- ��?V� � ]<� �P��= ��- ;�3��� ���=�O ;��� ��- ;�����

�� 6�-� ���-�3 ���N� .�9�6������ ����. �6������ /�G� �3 /0�@.�

��- ;���8 G�. ]<� ��- �LNG .�8� ���� �8�3 ���23

�� ��9�-� �� ��E��<9 I9�� � ]<� ��?V� ��- I�@ � �3 ��4

;�3��� �P��= ��- 6������ ����. �6������ �� �9 �� /0�@.�

�=�O І �ІІ �� I�@ � I9�� � ]<� ��- I�@ � �3 �� ��O �3�

3 ��- ��� : �3 /��� M��8 ;�3��� ��- .�@�� T��� ;�3��� ��

� � �,��� �� � ��4 I�@ � ;�3��� G� ���v �� /��� M��8 �S�����

���3� I�@ � �3/��� M��8 �S����� � �� 6��� ;�3��� �P��= @��

��-�3�� 6��� I�@ � ��2� �� ��4 �P��= I�@ � �3 ;�3���

6������ ����. /0�@.� ��=�O���� .����,�� �9��= ��P /�9 �� /�

����8 /0�@.� 6�@�� �� �8� ;� �4�� �P�� ��3LNG ���C35 %

����8 /0��� G� ��-�3LNG �P��= 6��� I�@ � �3 ;��3��3 �8�

I�@ � 6�@�� ;�3���6������ ����. I�@ � 6�@�� G� ��-�36������

���23 >�,�� .��3 �9��= /0�@.� ���-�3 �3 6��8� K�9 �3 /G�8

6������ ����. �6������ /�9������� /��3 ��4 ;��D� �G�3 �� /0�@.�

���N� ;��-�3 �� ��� tV-� �C��\6������ ����. �6������

�� /0�@.��=�O І % �3��3 U���� �331/77 % �69/23 �� � ��=�O ІІ

%49/87 �95%/23 .��3 �9��=

E*�� 4- W��O3? �0 ��Q*6 ��,� * .���&��!- �435 .�)І *ІІ

E*�� 5- XQ�< 102�3-���� ��E� C��:� Y�;� �0�435 �1�� �62- ,�'3--�13,-)ІІ( )PP,1=36 bar, PMH=5.5 bar, Tamb=298K, Tgc=308K(

�EN� M��8 ���

;�?�)(

��-

(��3)

��� �S�����

(>�.�?�� �3 M�0 �?��)

��� �������

(;�?� >�.�?�� �3 M�0 �?��) ��F��

���P �3�

(����Y �3 >�.�?��)

1L LNG 2/105 01/1 5/933 - 885/6 - - 10

2L LNG 106 18/23 927 - 872/6 - - 10

3L LNG 203 18/23 2/254 - 616/2 - - 10

�EN� M��8 x��� ) ���°C( ) ��- bar(

2 CO2 x���]14[ 6/74 - 5/34

�B�C x��� 4/55 - 5/34

3 CO2 x���]14[ 4/40 - 5/34

x����B�C 4/35 - 5/34

4 CO2 x���]14[ 6 8/32

�B�C x��� 6 78/32

14 LNG x���]14[ 168 - 01/1

�B�C x��� 168 - 01/1

15 LNG x���]14[ 167 - 3/33

�B�C x��� 2/167 - 3/33

NG 1 LNG x���]14[ 5/92 - 3/33

�B�C x��� 2/93 - 3/33

������� ����� ���N� bP��

P0 [bar] 1 -

T0 [k] 298 ]21 -14[

Pgc [bar] 80 -145 -

Tgc [k] 308 -328 ]21 -17[

T4SR [k] T11C-5, T8C-5 ]21 -17[

n [%]� 85 ]21 -17[

d [%]� 80 ]21 -17[

p [%]� 80 ]21 -17[

Tur [%]� 80 ]21 -17[

Ex [%]� 80 ]8 -6[

Page 7: Tabriz ?Journal Paper 10 Page

17

6��

�����

����

���G�

A�/�

����;

NC�N�

3 ���

V�

��V

4�=

��/

FEi

� �

� ��

4L LNG 2/293 18/23 81/34 - 719/1 - - 10

5L LNG 2/163 01/1 7/289 - 287/1 - - 10

6L LNG 2/278 01/1 19/45 - 1542/0 - - 10

1R CO2 218 5/5 103 - 7326/0 - 922/0 94/20

2R CO2 218 5/5 424 - 205/2 - 0 94/20

3R CO2 2/219 36 8/420 - 202/2 - - 94/20

4R CO2 2/249 36 8/360 - 946/1 - - 93/42

5R CO2 2/278 36 79/69 - 8759/. - - 93/42

6R CO2 2/293 36 19/47 - 7966/0 - - 94/20

1C CO2 2/278 36 79/69 - 8759/. - - 99/21

2C CO2 4/277 7/35 36/70 - 8768/0 - - 03/23

3C CO2 1/274 7/35 222 - 43/1 - 362/0 97/38

4C CO2 8/277 31/39 5/159 - 21/1 - 6277/0 62

5C CO2 5/278 40 159 - 21/1 - 6286/0 62

6C CO2 5/278 40 5/293 - 693/1 - 0 03/23

7C CO2 4/274 36 5/293 - 691/1 - 0451/0 03/23

8C CO2 4/274 36 8/303 - 728/1 - 0 99/21

9C CO2 4/274 36 63/76 - 9006/0 - 1 04/1

10C CO2 5/278 40 54/79 - 9245/0 - 1 97/38

11C CO2 1/346 91/92 91/40 - 9055/0 - - 97/38

12C CO2 2/308 91/92 5/211 - 437/1 - - 97/38

1SR CO2 9/321 14/72 88/58 - 9279/0 - - 51/41

2SR CO2 2/303 14/72 204 - 401/1 - 0 51/41

3SR CO2 3/310 91/92 7/199 - 398/1 - - 51/41

4SR CO2 1/341 91/92 78/50 - 9342/0 - - 51/41

& �3- W63��Z-�����6� 1��3G =�/�2- * [�� �*34 ��(? �/ ���(�/�435 �0 =�1�� ��(? =� �6� *0 �435 �1�� '3-�, �62--3,-1�

Page 8: Tabriz ?Journal Paper 10 Page

���4

���2

3 � 1

�?X

� �/

G�8

��

���

���

����

� /G�

8 �

=�O

��P

...

18

& �4- W63��Z-�����6� .7�MG6 =�/�2- * [�� �*34 ��(? �/ ���(�/�435 �0 =�1�� ��(? =� �6� *0 �435 �1�� '3-�, �62--3,-1�

& �5- =�/�2- * [�� �*34 ��(? �/ 1��3� .73�6 \16M?6 ���(�/ W63��Z-�435 *0 �0 =�1�� ��(? =� �6� �435 �1�� '3-�, �62--3,-1�

���-�3 I�@ � �� /0��� ����8��4 � ��� ��V�� �3 ���

7�N��LNG )RIR ( �P��= ��- UC�3]<� �;�3��� �=�O

�- ;�����;��� � 1�4 ��5 .�8� ��4 78� G� �8� tV-� 1�4

�����-�3 ��� ����8 /0��� I�@ � �� �9 ���=�O �� �EN�

G� ���23 ��- ;���8 G�. ]<� ��- �LNG � ��- I�@ � �3 ��?V�

�P��= ��- I9�� � ]<� �� ;�3����=�O ;��� ��- ;�����

;�3��� ��- ��� I�@ � �3 �� �8� 6� �?v .� � �9��= I�@ �

�=�O ;��� ��- ;����� � � � � �9��= I�@ � ;�3��� �P��= 6���

���� �3 �P�� �3 �8� ��4 W� 6��� 1�G��� ���� 6���� /��3

��8�S<��=�O �<���� ���� - /����P� G� �P��= 6���;�3��� ;����

��4 �)� ��8�S<� �3 /���� 6��� 6�@�� ;�3��� �P��= 6��� I�@ � �3

@�� I�@ ��=.� � �9� ���23 >�,�� �3 ;��[<9 /G�8-�3��� I�@ �

�� 13�A ����8 /0���� ��� 7�N�� ��V�� �3 ���LNG) �RIR(

�� ���=�O І �ІІ U���� �3%37/63 �%9/73 .��3 �9��=

/��3 ��N� ��23 ���?<v H�@�2,� q?�V� �9 ����� �� t=�4

/0�@.� H�F?�� 6������ /0�@.� H�@�2,� ��3 �9��= ��F� ���3.

��N� /0�@.� H�F?� � 6������ /0�@.� H�@�2,� q?�V� : �=�O �3

�5��� 6���� ��8��4 �\�N� G� �=�O �� /0��� �� �2�� �3 1�4 ����

���F�8� ��-� 79�� ����4. r� G� ��8��4 ;� �m�N� ��6��� �2P

I9�� �-.�3 /�)����9 � I�@ � ����� 7��8 ��9���9�� �� G�

1��A ���u� T��4 �����?<v ��D� H�@�2,� � � ���u� �� ���=�8

�9���� ��2�-�� ��<�. 1�4 ��6 y�@P� G� >����9 728�=�O ІІ G�

�8� ��4 ���� 6�-� /0�@.� H�F?� 1� .�8� tV-� ����<� G� ��

������;�����. /�9 �� 728 ;��-�3 G�{�<,� /0�@.� H�F?� �=�O

ІІ ����� G� I�3 �� /��E3 �50% G� /0�@.� H�F?� {�<,��3 m�3��

�8����������. ;� �� /��� KL�=� I9�� �3 ;��3��3 ��3 �9��=

G� /���v M��8������;� /�9���.� ��/0�@.� H�F?� 6��� �� ��

�=�O �wCL� 13�A ���N� �3.��� I9�� /�

1�4 ��7 6������ H�@�2,� G� : �9 /0�@.��=�O ІІ ��

�� q�D� �=�8 /0�@.� �3 M�iX� /0�@.� ��� H��i3��4 ����

�,��� .���.�� �4 /��. ;��<�6������ �8 �3 �3 m�3�� /0�@.�

����������. ;� �� �w�3 �)� ��3 �9��= �� �8��2P I9�� �-.�3

/�)����9 � I�@ � ����� 7��8� ���?<v ���23������;� /�9

����. ���A �P�� ���� ��3���. .

�� M��P6 ���?<v �?f� H�@�2,� ���=�O ��P����� �

6��� - ����І �ІІ N��4 �� ��23 e�� /��3 M��P ;� �� ;��[<9 .

�� ��Y�� 6�@�� G��=�O ����8 /0��� I�@ � �� ��P 13�A��23-

G� /����3LNG 7�N�� ��V�� x��� �LNG : ������������. ;�

G� ���F�8� 6��3�=�O �E8�� @��>�8 6��8 �� ���� .�8� ��E��<9

M��P G� ��8 �� ��9�-���23 6�@�� 6�� /��� T��4 �� ��4-

����8 /0��� G� /����3LNG �� ���� �� �s {�<,�)������ ;�

����. 1 �2 �� (�=�O ��P�����6��� � - ����ІІ G� ��-�3�=�O

��PІ 7�N�� ��V�� ���C �LNG I�@ � 6� �?v .��3 �9��= �3�

���P G� /���v 1��v M��8����������. ;� 1 ���=�O ��PІІ

.�8�

Page 9: Tabriz ?Journal Paper 10 Page

19

6��

�����

����

���G�

A�/�

����;

NC�N�

3 ���

V�

��V

4�=

��/

FEi

� �

� ��

& �6- L6M�6 �6 �1 3) .7�MG6 W�"�- X,���435 ІІ .7�MG6 W�"�- ^2�� �/

& �7- �����6� L6M�6 �6 �1 3) .7�MG6�435 ІІ

E*�� 6- ��1�;�.�)3��6��� .03 ��N *0�435 �1��'3-�,�62- - �13,-І *ІІ

/���?<v /�9�������* �=�O ) ��PІ( �=�O ) ��PІІ( 7�N�� ��V�� LNG

]<� � �i� 6���[kJ/kg] 87/29 28/31 52/6

����S�� /����� 6���[kJ/kg] 6/255 6/253 -

;�3��� /����� 6���[kJ/kg] 5/159 75/153 -

��8�S<� � �i� 6���[kJ/kg] 5/159 75/153 -

���� �� �s����������. ;� 1 [kJ/kg] 5/1165 4/1261 -

���� �� �s����������. ;� 2 [kJ/kg] 5/225 3/230 -

���� �� �s����������. ;� 7�N�� ��V�� ��LNG [kJ/kg] - - 2/856

���� �� �s {�<,��=�O [kJ/kg] 1391 7/1491 2/856

/0�@.� H�F?�����������. ;� 1 [kJ/kg] 29/46 53/47 -

/0�@.� H�F?�����������. ;� 2 [kJ/kg] 2/65 66/62 -

/0�@.� H�F?�����������. ;� �?f�[kJ/kg] 8/341 348 8/545

�8 /0�@.� H�F?� {�<,�����������. ;� 2�1 �?f� �[kJ/kg] 29/453 19/458 8/545 * >�.�?�� : /�G� �3 ���N�LNG .�8� ��4 ��8�X�

5 - ���� .3�G

��3 �B�C �D��E� ��/ /��.�?P G� KL��0���/ ����8

�����,�: LNG ��V�� ���� ��LNG �0�@.� H�F?� I9��/ �4��

J�3 /��� KL�=� G��� ���� M�N������.� ���=�O ��P������

6��� -���� �D�� ���. .�=�O/�9 ������ 1��4 :�=�O ����

<����� -����P�/ �� ��=�O �����; J�3 � ;��� /��� ��- �3 �� -

6��� 6� �� �� �4�3G��� ���� ��3/ ���G����/ ��8�S<��=�O ����

�<���� -����P�/ ��� 6��� T8����/ 3��� ���;�9/ ���=�O �����;

����; ���4�. �@� ;��<2� G� /�9�=�O/�9 ��P������ 6��� -

�� ���� ����� �3 6���:��<� ���4� �G

• G� /���v M��8 �� /��� KL�=� I9��������;�����. �

�,��� ��0�@.� H�F?� I9��/ M�N��� ���� �����. .

• G� � ��� 13�A ����8 /0��� ��5<-O I�@ ��=�O/�9

������ �P� 7�N�� ��V�� �3 ��N� ��LNG

;����A G� ���F�8� �3�8�8� M�� W� � :��������� >�� � M��

b��P ����������� 1�?X� ����P� /��3 �3�Y ZE8� ���23 /��3 /G�8

�� �9�=�O 6��� ������ ��P - >�,�� �����4. /�9������� 1�?X� �3

��- I9�� � ]<� ��?V� ��- I�@ � �3 �� �4 ��9�-� �C��\

;�3��� �P��=�=�O ;��� ��- ;����� /��� I9�� �;���8 G�.

�=�O ���� �<���� -����P�/ 6������ ����. ����-�36������

� ���-�3 /0�@.�I�@ � ���-�3 �� ��� ��4 � ��� ����8 /0���

7�N�� ��V�� �3LNG� )RIR( �� �9 ���=�O ������ ��P 6��� -

�� I�@ � ����.�3� ����� �� y�@P� G� >����9 728�=�O /�9 ��P

������ /0�@.� H�F?� 1� G����. ��8�X� tV-� .�4 ��������-

Page 10: Tabriz ?Journal Paper 10 Page

���4

���2

3 � 1

�?X

� �/

G�8

��

���

���

����

� /G�

8 �

=�O

��P

...

20

;�����. /�9 /0�@.� H�F?� �� �� 728 ;��-�3�=�O І �ІІ ������

G� I�3 �� /��E350 �8 �3 m�3�� /0�@.� H�F?� {�<,� G� %������-

����. ;� ��3 �9��=. �3 ���23 >�,�� �� /G�8/�9G�� ��4 ;��D�

��C��\ /�9������� /��3-�3��� 6������ ����. � ���-�36������

�� /0�@.��=�O І % �3��3 U���� �331/77 % �69/23 �� � ��=�O ІІ

%49/87 �95%/23 ;��-�3 ;��[<9 �4��� /0��� I�@ �

7�N�� ��V�� �3 ��� U� 13�A ����8LNG )RIR �� �� (

�=�O І �ІІ U���� �3%37/63 % �9/73 .��� �8�3

6 - �)0���

a ) �C��m2(

LPRC �=�O ;��� ��- ;�����

U I�� ���

u ) �v�8m. s-1(

v ) ��� 7,Cm3.Kg(

_12�31�

amb K��\� T�X�

cry :���,���

ECRC �=�O �<���� ���� -/����P�

ex /0�@.�

gen ��4 �����

th ����.

7 - S�63�

[1] Kanbur B., Xiang L., Dubey S., Choo F. and Duan F., Cold utilization systems of LNG: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 79, pp. 1171–1188, 2017.

[2] International Energy Agency., World energy outlook. 2012.

[3] Al-musleh EI., Mallapragada DS. and Agrawal R., Efficient electrochemical refrigeration power plant using natural gas with 100% CO2 capture. J. Power Sources, Vol. 274, pp. 130–141, 2015.

[4] Wang P., Chung TS., A conceptual demonstration of freeze desalination-membrane distillation (FD-MD) hybrid desalination process utilizing liquefied natural gas (LNG) cold energy. Water Research, Vol. 46(13), pp. 4037–4052, 2012.

[5] Dorosz P., Wojcieszak P., Malecha Z., Exergetic Analysis, Optimization and Comparison of LNG Exergy Recovery Systems for Transportation. Entropy, Vol. 20(1), pp. 1-18, 2018.

[6] Franco A., Casarosa C., Thermodynamic analysis of direct expansion configurations for electricity production by LNG cold energy recovery. Applied Thermal Eng., Vol. 78, pp. 649–657, 2015.

[7] Szargut J., Szczygiel I., Utilization of the cryogenic exergy of liquid natural gas (LNG) for the production of electricity. Energy, Vol. 34, pp. 827-837, 2009.

[8] Wang H., Shi X., Che D., Thermodynamic optimization of the operating parameters for a combined power cycle utilizing low-temperature waste heat and LNG cold energy. Applied Thermal Eng., Vol. 59, pp. 490-497, 2013.

[9] Arsalis A., Alexandrou A., Thermoeconomic modeling and exergy analysis of a decentralized liquefied natural gas-fueled combined-cooling-Heating-and-power plant. J Nat Gas Science and Eng., Vol. 21, pp. 209–220, 2014.

[10] Ferreira P. A., Catarino I., Vaz D., Thermodynamic analysis for working fluids comparison in Rankine-type cycles exploiting the cryogenic exergy in Liquefied Natural Gas (LNG) regasification. Applied Thermal Eng., Vol. 121, pp. 887-896, 2017.

[11] Dhameliya H., Agrawal P., LNG Cryogenic Energy Utilization. Energy Procedia, Vol. 90, pp. 660-665, 2016.

[12] Bao J., Lin Y., Zhang R., Zhang N. and He G., Effects of stage number of condensing process on the power generation systems for LNG cold energy recovery. Applied Thermal Eng., Vol. 126, pp. 566-582, 2017.

[13] Liu Y., Ding Y., Wang H. and Wang Y., Thermodynamics Analysis of a Novel Cryogenic Power Cycle for LNG Cold Energy Recovery with Binary Mixture as Working Fluid. Engineering Procedia, Vol. 205, pp. 1946-1951, 2017.

[14] Zhang G., Zheng J., Yang Y., A novel LNG cryogenic energy utilization method for inlet air cooling to improve the performance of combined cycle. Applied Energy, Vol. 179, pp. 638-649, 2016.

[15] Chen Y., Gu J., The optimum high pressure for CO2 transcritical refrigeration systems with internal heat exchangers. International Journal of Refrigeration, Vol. 28, pp. 1238-1249, 2005.

[16] Klein SA, Alvarda F., Engineering equation solver (EES). WI: F-chart Softwar, 2007.

[17] Yari M., Performance analysis and optimization of a new two-stage ejector expansion transcritical CO2 refrigeration cycle. International Journal of Thermal Sciences, Vol. 48, pp. 1997-2005, 2009.

[18] Yari M., Second law optimization of two-stage transcritical CO2 refrigeration cycles in the cooling mode operation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, Vol. 223, pp. 551-561, 2009.

[19] Yari M., Mahmoudi S. M. S., Thermodynamic analysis and optimization of novel ejector-expansion TRCC (transcritical CO2) cascade refrigeration cycles. Energy, Vol. 36, pp. 6839-6850, 2011.

[20] Aghazadeh D., Setayesh Hagh A., Mahmoudi S. M. S., Thermodynamic investigation and optimization of novel ejector-expansion CO2/NH3 cascade refrigeration cycles (novel CO2/NH3 cycle). Int. J. of Refrigeration, Vol. 46, pp. 26-36, 2014.

[21] Aghazadeh D., Mahmoudi S. M. S., Bidi M., Haghighi Khoshkhoo R. and Rosen M., First and Second Law Analyses of Trans-critical N2O Refrigeration Cycle Using an Ejector. MDPI Sustainability, Vol. 10(4):1177, pp. 1-14, 2018.