تبدیل انرژی
سال:1389 | دوره:1 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

بسیاری از فرآورده های شیمیایی در فشار و دمای بالا تولید گشته که این اگزرژی بالا در سیستم مورد استفاده قرار نمی گیرد. یکی از این موارد، محصول خروجی از راکتور سنتز متانول در واحد سنتز متانول در صنایع پتروشیمی می باشد که محصولات در دمای حدود 250 درجه سانتیگراد و فشار 80 بار تولید می شوند. با انتگراسیون یک دستگاه توربین انبساطی در خروجی راکتور سنتز متانول و کوپل کردن آن با موتور الکتریکی، می توان از این دما و بخصوص فشار بالا جهت تولید برق و استفاده از آن در سایر بخشهای فرایند سود جست. همچنین با این روش می توان به افزایش محصول نیز دست یافت. در این مقاله شبیه سازی بکمک نرم افزار (HYSYS (Ver.2006 انجام شده و نتیجه حاصله با نتیجه حاصل از مدلسازی همخوانی قابل قبولی دارد. بررسی های اقتصادی طرح بیانگر این مطلب است که با این روش می توان حدود 6.5 مگاوات برق تولید نمود و زمان بازگشت سرمایه برای این پروژه کمتر از 2 سال محاسبه شده است.

در این مقاله به شبیه سازی کامپیوتری بازیابی انرژی تلف شده از اگزوز یک موتور احتراق جرقه ای SI مرسوم (با نسبت تراکم بالا) در جهت افزایش راندمان حجمی و راندمان حرارتی پرداخته شده است. در دستیابی عملی به هدف فوق از یک توربین برای مهار توان تلف شده اگزوز استفاده خواهد شد و با استفاده از یک جعبه دنده کاهنده توان توربین به کمپرسور مربوط به سیستم تبرید گازی اتومبیل انتقال می یابد. از آنجایی که در این حالت، سیستم تبرید اتومبیل به منظور خنک کاری هوای ورودی موتور نیز استفاده خواهند شد، این ترکیب توربوکولر نامگذاری شده است. در شبیه سازی فرایندهای احتراق، از مدل واقعی احتراقی وشنی با روش تکرار و تقریب استفاده گردید. کلیه خصوصیات ترمودینامیکی هوای ورودی، نوع سوخت، بازه احتراقی و زمان جرقه شمع، دمای بدنه سیلندر و سطح فرار حرارت و ... و خصوصیات مکانیکی روانکار، اصطکاک بدنه پیستون و رینگها در نظر گرفته شد و نتایج با نتایج مراجع مقایسه شده است.

در صنایع فرایندی دماپائین، هنگامی که برودت مورد نیاز در یک گستره دمائی وسیع توزیع شده باشد، معمولا از یک سیستم سرمازای طبقه ای جهت تامین این برودت استفاده می شود. به علت بالا بودن هزینه های سرمایه گذاری و مصرفی سیستم های سرمازای طبقه ای، استفاده از آنها جهت تامین برودت در سطوح دمائی پائین، باعث افزایش هزینه های کل واحد شده و لذا ارائه یک سیستم سرمازا با هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی پائین، همواره از موضوعات قابل تامل و چالش برانگیز در طراحی و توسعه صنایع فرایندی دماپائین بوده است. در سال های اخیر تحقیقات بسیاری بر روی عملی کردن ایده استفاده از مبردهای چندجزئی به جای مبردهای خالص در سیستم های سرمازا با کاربری های مختلف متمرکز شده اند. علی رغم مزایای اقتصادی فراوان استفاده از سیستم های سرمازای مبرد چندجزئی، تاکنون روشی جامع جهت طراحی این نوع سیستم ها ارائه نشده است. علت اصلی عدم وجود یک روش جامع جهت طراحی سیستم های سرمازای مبرد چندجزئی را باید در پیچیدگی های ناشی از پیش بینی دقیق خواص ترمودینامیکی مبرد چندجزئی به علت ناچیز بودن حداقل اختلاف دما بین جریان های سرد و گرم در مبدل های چندجریانی، محاسبات تعادل فازی مخلوط های چندجزئی و غیرخطی بودن مساله بهینه سازی پارامترهای چرخه سرمازا جستجو نمود. در تحقیق حاضر بسط و توسعه چرخه های سرمازای مبرد چندجزئی به منظور استفاده در قسمت سرد واحد اولفین مورد مطالعه قرار گرفته و یک روش طراحی جامع برپایه تلفیق روش های ریاضی و دیدگاه های ترمودینامیکی به منظور بهینه سازی پارامترهای چرخه مبرد چندجزئی ارائه شده است. نتایج طراحی نشان می دهند که با انتخاب مناسب آرایش چرخه سرمازا و بهینه سازی پارامترهای آن، توان مصرفی کل سیستم سرمازا واحد اولفین تبریز حدود 18.9% کاهش و راندمان اگزرژیک آن حدود 8% افزایش می یابد.

شبیه سازی کامپیوتری ابزار مفیدی برای تحلیل کوره قوس الکتریکی می باشد، دمای بالای داخلی محفظه کوره و دشواری استفاده از ابزار اندازه گیری نیاز هرچه بیشتر ما را به استفاده از شبیه سازی عددی - کامپیوتری نشان می دهد. صنعت فولاد سازی یک صنعت بسیار مضر به لحاظ بهداشت محیط زیست است، یکی از گازهای مضر تولید شده در کوره های قوس الکتریکی خانواده اکسیدهای نیتروژن (NOx) می باشند که باعث تولید بارانهای اسیدی و مه های آلوده می شوند. در نتیجه تحقیقاتی که بر روی روشهای تولید اکسیدهای نیتروژن درون کوره به لحاظ خصوصیات فیزیکی آن دیده شد که در یک دوره کارکرد کوره بیشترین NOx در مرحله تخلیه سرباره از کوره تشکیل می شود و روش تشکیل آن حرارتی یا زلدویچ است، از عوامل تشکیل NOx به این روش می توان غلظت گونه های نیتروژن و اکسیژن و دمای بالا را نام برد که از طریق ورود هوا از درزهای کوره، نیتروژن و اکسیژن تامین می گردد. در این تحقیق نیز بررسی در مرحله خروج لایه سرباره می باشد. در تحقیق پیش رو یک کوره قوس الکتریکی در همین مرحله و بصورت 3بعدی شبیه سازی شده و با تحلیل جریان هوای دورن کوره به بررسی تشکیل NOx پرداخته شده است. در ابتدا تاثیر نوع درب سرباره و در ادامه نیز تغییرمکان آن در پوسته کوره در تشکیل NOx مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در نتیجه این بررسی دیده می شود که نوع درب سرباره تاثیر چندانی در تولید NOx نداشته و بهترین جایگاه برای درب سرباره روبروی زانویی خروجی است.

با توجه به محدود بودن منابع سوختی و لزوم صرفه جویی در مصرف انرژی، استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان یک راهکار استراتژیک از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. لذا در این مقاله به کمک استفاده از سیستم ذخیره خورشیدی برای گرمایش ساختمان آزمایشگاهی دانشگاه آزاد اسلامی واحد سمنان سعی در استفاده از انرژی خورشیدی بصورت بهینه شده است در این سیستم ابتدا انرژی مورد نیاز ساختمان مذکور با استفاده از نرم افزار «Carrier» در طول روز محاسبه شده و سپس انرژی موجود (انرژی خورشیدی) با استفاده از روابط ریاضی محاسبه گردیده است و برنامه ای با زبان برنامه نویسی «MATLAB» برای بهینه سازی مصرف انرژی خورشیدی تهیه شده که میزان بار حرارتی سیستم ذخیره و میزان بار حرارتی سیستم کمکی (بویلر) را در طول روز محاسبه می نماید و نتایج حاصل از برنامه بصورت منحنی هایی که سطح مقطع کلکتور مورد نیاز رادرحالات مختلف برحسب بار حرارتی مورد نیاز نمایش می دهد، ارائه گردیده است.

در این مقاله، ابتدا یک سیکل ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد لوله ای و توربین گاز با بازیاب حرارتی ، به عنوان سیکل پایه در نظر گرفته شده است. از آنجائی که بازیافت حرارت از گازهای خروجی توربین گاز جهت تولید بخار و تزریق آن به محفظه احتراق و هم چنین افزایش سیستم سرمایش تبخیری هوای ورودی کمپرسور و تزریق آب به هوای ورودی، فناوری های شناخته شده جهت افزایش کارآیی می باشند، برای ارتقاء سیکل پایه به کار برده شده اند. با مدل سازی الکتروشیمیایی پیل سوختی و مشخص نمودن افت ولتاژهای درون آن، ولتاژ پیل سوختی در شرایط کاری متفاوت به دست می آید. پس از تحلیل الکتروشیمیایی، به مدل سازی ترمودینامیکی اجزاء سیکل پرداخته می شود. نتایج حاصل از مدل سازی، مزایای سیکل ارتقاء یافته آن با تزریق هم زمان بخار و آب را نسبت به سیکل پایه نشان می دهد، که توان خروجی آن، 18.95 درصد نسبت به سیکل پایه افزایش یافته است. در پایان مقایسه پارامتری عملکرد سیکل نسبت به سه عامل مهم چگالی جریان پیل سوختی، نسبت فشار تراکم و دبی جرمی سوخت صورت گرفته است.

بیشترین کاربرد روش حفاظت کاتدی جلوگیری از خوردگی لوله های نفت و گاز مدفون در خاک در صنایع نفت و گاز می باشد.حفاظت کاتدی به روش جریان اعمالی عبارتست از تشکیل یک سیستم الکترولیز که در آن آند و کاتد توسط یک مولد الکتریکی جریان مستقیم ایجاد می شود، بدین صورت که در مجاورت یک سازه یک یا چند آند از جنس چدن نصب کرده و سازه و آند به ترتیب به قطب منفی و مثبت مولد وصل می نمایند. در تحقیق حاضر با برداشت مشخصات و اطلاعات واقعی در خصوص خاک منطقه، مشخصات مکانیکی خط لوله نفت و پوشش آن در منطقه اهواز و همچنین با استفاده از فرمولهای محاسباتی و هندبوک های ارائه شده در خصوص انواع آندها و انواع سلولهای خورشیدی و باطری های موجود در بازار به طراحی سیستم حفاظت کاتدی خورشیدی مختص منطقه مذکور پرداخته شده است. پس از محاسبات انجام شده بهترین نوع سلول خورشیدی AT-50 و تعداد پانل ها، ولتاژ و جریان تولیدی آنها به ترتیب 42، v 52.2، 40.04 A بدست آمد.نوع باطری پیشنهاد شده Sealed Lead Acid می باشد که تعداد، ولتاژ و جریان آنها به ترتیب 4، v 48، 250 A است.

در این مقاله، سیکل ترکیبی بصورت کامل مدلسازی شده و پس از تحلیل انرژی و اگزرژی، تابع برازش مناسب تعریف و بهینه سازی آن توسط الگوریتم های ژنتیک و بهینه سازی دسته ذرات انجام شده است. لازم به ذکر است سیکل های ترکیبی از طراحی پیچیده ای برخوردار بوده و اعمال هر تغییر در طراحی، بر متغیرهای زیادی به صورت مستقیم و غیر مستقیم تاثیر گذار می باشد. اگرچه در گذشته تلاشهای زیادی به منظور بهینه سازی تک تک اجزاء اینگونه سیکل ها انجام شده ولی بهینه سازی کامل سیکل ترکیبیبخاطر پیچیدگی های موجود، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. صحت مدلسازی انجام شده در این مقاله توسط مقایسه نتایج بدست آمدهاز مدل، با نتایج آزمایشی سیکل واقعی به اثبات رسیده اند. از جمله نتایج قابل توجه در اعمال محدودیت های در نظر گرفته شده در حل مساله حذف برخی محدودیتهای بهینه سازی پینچ میباشد که پس از بررسی نتایج مشاهده شده است که حذف این محدودیت ها در نتایج بهینه سازی اثرات مطلوبی داشته است و همچنین تحلیل هایی در خصوص مقایسه نتایج الگوریتم ها و کاهش تلفات و نابودی اگزرژی انجام پذیرفته که منجر به طراحی بهینه نقاط بحرانی سیکل شده است.