بهینه سازی چرخه ی برایتون معکوس جهت استفاده در کابل های ابررسانا HTS

امروزه با توجه به لزوم افزایش ظرفیت خطوط انتقال برق در مناطق پر جمعیت شهری، استفاده از کابل های ابررسانای دمابالا به عنوان راه حلی نوین و کارآمد موردتوجه قرار گرفته است. در صورت استفاده از کابل های ابررسانا به جای کابل های روغنی رایج، علاوه بر افزایش ظرفیت انتقال توان، فواید زیست محیطی زیادی نیز حاصل می شود. در صورت بروز نشتی در کابلهای ابررسانا، گاز نیتروژن آزاد می شود. در صورتیکه این پدیده در کابل های روغنی منجر به آلودگی خاک می گردد. در مواردی که کابل های روغنی درزیرآب مورد استفاده قرار گیرند، مساله ی نشتی، مشکلات و صدمات جدی تری به-دنبال خواهد داشت. تجهیزات ابررسانا جهت ورود به فاز ابررسانایی نیازمند سرمایش تا گستره ی دماهای کرایوژنیکی می باشند. به همین منظور از چرخه های برایتون معکوس در این سیستم ها استفاده می شود. در این تحقیق ابتدا به انتخاب چرخه ی بهینه ی برایتون معکوس با توجه به ضریب عملکرد و میزان تلفات اگزرژی پرداخته شده است. همچنین تاثیر تغییرات دما و فشار در نقاط بعد از کمپرسور و اکسپاندر، با در نظر گرفتن حداقل اختلاف دما در مبدل های پس از آن ها در کمینه کردن کار خالص مصرفی بررسی شده است. با مقایسه ی آرایش ساده و بهبودیافته ی چرخه ی سرمازا، چرخه ی بهبود یافته با تراکم دو مرحله ای بهترین عملکرد را در محدوده ی دمایی 50 تا 70 کلوین از خود نشان داد. سپس میزان حساسیت ضریب عملکرد چرخه نسبت به تغییرات دما و فشار ماقبل مبدل های حرارتی بررسی شد. با کاهش حداقل اختلاف دما در مبدل های حرارتی، دمای جعبه سرد افزایش و کار مصرفی کاهش یافت که این امر نشان دهنده ی تاثیر قابل توجه میزان حداقل اختلاف دما در عملکرد چرخه ی برایتون معکوس می باشد.

کلیدواژه ها:

کرایوژنیک ، کابل ابررسانا ، چرخه ی برایتون معکوس ، بهینه سازی ، تحلیل اگزرژی