فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال سوم شماره 2 (پیاپی 8، تابستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/08/05
  • تعداد عناوین: 6
|
  • عادل محسنی*، مهرداد عابدی، گئورگ قره پتیان صفحات 2-13
    این مقاله یک روش نوین برای حل مساله برنامه ریزی توسعه تولید انرژی الکتریکی با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهبود یافته ارائه می کند. برنامه ریزی توسعه تولید یک مساله بهینه سازی دینامیکی غیر خطی ابعاد بزرگ با رفتار تصادفی و قیود فراوان می باشد. برنامه ریزان سیستم تلاش می کنند با استفاده از روش های مختلف ضمن پاسخگویی به قیود و کاهش هزینه، آرایش بهینه تولید در هر سال از دوره مطالعه را مشخص نمایند. این مقاله برای حل مساله برنامه ریزی توسعه تولید از جدول خروج ظرفیت، فرایند تحلیل سلسله مراتبی و برخی روش های ابتکاری جهات ارتقا عملکرد الگوریتم ژنتیک استفاده نموده است.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی توسعه تولید، الگوریتم ژنتیک، فرایند تحلیل سلسله مراتبی
  • عبدالله ایران خواه*، مهندس سهیلا سهرابی صفحات 14-19
    هیدرید منیزیم از جمله مواد ذخیره ساز هیدروژن به صورت جامد است که در سال های اخیر به دلایلی از جمله ظرفیت ذخیره بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این مقاله، بررسی عملکرد جذب در ترکیب منیزیم با بهبوددهنده نیکل در دمای K 473 و فشارهای 0/2 و Mpa 5/3 است. برای ایجاد فعالیت بیشتر و کمک به جذب بیشتر ترکیب مورد نظر، از یک دستگاه آسیای گلوله ای ماهواره ای استفاده شد و روش حجمی برای بررسی میزان جذب در ترکیب، انتخاب و در این راستا دستگاه سیورت طراحی و ساخته شد. آنالیز XRD نیز برای تعیین فازهای ایجاد شده قبل و بعد از جذب هیدروژن انجام شد. از تصاویر SEM نیز برای بررسی ریخت شناسی و توزیع اندازه ذرات استفاده شد. با افزایش فشار در هر دو ترکیب منیزیم و منیزیم - نیکل به دلیل نفوذ بیشتر هیدروژن در عمق فلز، افزایش میزان جذب دیده شد. بهبوددهنده نیکل با کمک به خردایش بیشتر در مدت آسیاکاری و تجزیه مولکول های هیدروژن، منجر به جذب بیشتر هیدروژن توسط فلز منیزیم شد. ترکیب منیزیم و 10% وزنی نیکل، میزان جذب 04/2% و 51/3% وزنی هیدروژن را به ترتیب در فشارهای 0/2 و Mpa 5/3 نشان داد.
    کلیدواژگان: ذخیره هیدروژن، هیدرید منیزیم، بهبوددهنده، آسیاب گلوله ای
  • مهدی بیدآبادی، مهندس یسنا پورمحمد*، مهندس علی اسماعیل نژاد صفحات 20-27
    در این بررسی تحلیلی انتشار شعله میان ابر ذرات ارگانیک متخلخل در یک جریان متقابل پیش مخلوط همگن دو جزیی، متشکل از ذرات سوخت و هوا، مطالعه خواهد شد. به دلیل فرض تک سایز بودن ذرات متخلخل از ذرات گیاه لایکوپدیوم در این بررسی استفاده شده است. این مطالعه در چارچوب یک مدل نفوذی حرارتی با فرض عدد لوییس واحد و نرخ کرنش ثابت است. پروفیل سرعت تابعی از مکان فرض شده است. ساختار شعله سه ناحیه ای فرض شده است: پیش گرم-تبخیر، نازک حدی واکنش و پس از واکنش. عدد زلدرویچ بزرگ انتخاب شده و از اتلافات حرارتی صرف نظر شده است. این مقاله به صورت تحلیلی تغییرات دما و مکان شعله را برای ضرایب تخلخل گوناگون ارائه می دهد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش تخلخل، مقدار ماده در دسترس جهت تبدیل شدن به گاز، کاهش می یابد و این کاهش باعث کاهش سرعت سوزش می شود و در نتیجه مکان شعله به سمت سرعت های پایین تر میل خواهد کرد و دمای آن کاهش می یابد، همچنین میزان سوخت جامد باقی مانده و تبخیر نشده در محل شعله افزایش می یابد، که با فیزیک حاکم و نتایج تجربی سازگار است.
    کلیدواژگان: احتراق، ابرذرات متخلخل، جریان متقابل، شعله
  • مجتبی رحیم پور، کیومرث مظاهری صفحات 28-35
    در این مقاله به تحلیل ترمودینامیکی کوره دوار ذوب چدن، با هدف ارائه راهکارهایی جهت کاهش هزینه کارکرد پرداخته شده است. برای این منظور، فضای درون کوره به عنوان حجم کنترل انتخاب شده و پس از شناسایی منابع تولید، مصرف و اتلاف انرژی حرارتی، قانون اول ترمودینامیک بر آن اعمال شده است. محاسبات نشان داد نقش مکانیزم انتقال حرارت جابجایی در مقابل مکانیزم تشعشع اندک بوده و بخش عمده انرژی حرارتی حاصل از احتراق سوخت توسط گازهای گرم خروجی از کوره و نیز از طریق بدنه کوره به هدر می رود. این موضوع باعث شده حدود 90% حرارت تولیدی سوخت تلف شود. در ادامه مشخص شد با پیش گرمایش هوای ورودی به کوره، حدودا 10% در مصرف سوخت صرفه جویی می شود که منجر به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه سالیانه مصرف سوخت می گردد. سپس جایگزینی سوخت گاز طبیعی با گازوییل -که سوخت سنتی کوره دوار ذوب چدن است- بررسی شده است که به دلیل قیمت پایین تر گاز طبیعی، باعث کاهش هزینه مصرف سوخت تا یک پنجم حالت کارکرد کوره با گازوییل می شود، اگرچه در این حالت اتلاف حرارت توسط گازهای خروجی افزایش و بازده کوره کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: کوره دوار ذوب چدن، کاهش هزینه تولید، انتقال حرارت، تحلیل ترمودینامیکی، پیش گرمایش، سوخت جایگزین
  • علی جعفریان*، سعید عظیمی باویل علیایی، مجتبی بهره مندجوی صفحات 36-43
    مقاله حاضر، به بررسی مدل جامعی برای شبیه سازی فرآیند تولید هم زمان آب شیرین و توان بر پایه نمک زدایی حرارتی می پردازد. در بخش اول، به منظور راست آزمایی عملکرد مدل ارائه شده، نیروگاه تولید هم زمان الطویلای امارات به کمک ترموفلکس 19 شبیه سازی ترمودینامیکی شده و با شرایط واقعی در حال بهره برداری آن مقایسه شده است. در ادامه با در نظر داشتن کاستی های واحد فوق الذکر، و بر اساس واحد های استاندارد تولید توان در نیروگاه های کشور، یک چرخه ترکیبی تولید هم زمان پیکربندی شده است؛ که در آن از بخار پس فشار خروجی توربین بخار منبع تامین انرژی واحد های نمک زادیی از نوع تبخیر ناگهانی یا تقطیر چند مرحله ای است. سیستم های پس فشاری در مقایسه با چگالشی، از منظر تاثیر مقدار پس فشار خروجی روی عملکرد نیروگاه مقایسه شده اند. افزایش پس فشار از 6 تا 40 بار، بازده الکتریکی واحد های تولید هم زمان را نسبت به واحد تک منظوره 21 الی 40% کاهش و هزینه تولید را 32 تا 67% افزایش می دهد. متقابلا، منجر به ذخیره حدود 23% سوخت می شود. مصرف برق واحد تبخیر ناگهانی بسیار بالا و در شرایط تولید برابر آب، حدود 3/3 واحد تقطیر چند مرحله ای است. بنابراین هزینه تولید واحد تبخیر ناگهانی، 5/12% بیشتر از هزینه تولید تقریبا ثابت $/m3 88/0 واحد تقطیر چند مرحله ای است.
    کلیدواژگان: تولید همزمان، سیکل ترکیبی، توربین بخار پس فشاری، آب شیرین کن، تحلیل اقتصادی
  • مهندس سیدهاشم صمدی، برات قبادیان*، غلامحسن نجفی، مهندس سعید فعال صفحات 44-55
    در این تحقیق به طراحی و ساخت یک سیستم تولید هم زمان قدرت و حرارت با حداکثر تولید 5 کیلووات الکتریسیته و حرارت با محرک اولیه موتور درونسوز که با گاز طبیعی کار می کند، پرداخته شده است. این سیستم قادر خواهد بود نیازهای برق و گرمایی مورد نیاز را تامین کند. نتایج نشان می دهد که بیشینه بازده سیستم تولید هم زمان قدرت و حرارت نسبت به سیستم تولید الکتریسیته معمول از 25 درصد به 75 درصد رسیده است. استفاده از این سیستم در مقایسه با سیستم های معمول تولید قدرت مزایای صرفه جویی در مصرف انرژی را به همراه خواهد داشت.
    کلیدواژگان: تولید همزمان، MCHP، موتور گازسوز، انرژی
|
  • Adel Mohseni *, Mehrdad Abedi, Gevorg Gharehpetian Pages 2-13
    Generation Expansion Planning (GEP) is a large-scale nonlinear optimization problem with stochastic behavior. Generation system planers tend to use many different methods to address the expansion problem and to determine optimum plans by minimizing the mathematical objective function subject to different constraints. This paper presents an Improved Genetic Algorithm (IGA) to solve (GEP) problem. This algorithm uses Capacity Outage Table (COT) method، Analytical Hierarchy Process (AHP)، Successive Forward and Backward method and a new approach to improve the GA. The expert engineers suggestions have important role in this algorithm.
    Keywords: Generation Expansion Planning (GEP), Analytical Hierarchy Process, Improved Genetic Algorithm
  • Dr. Abdullah Irankhah *, Eng. Soheila Sohrabi Pages 14-19
    Magnesium hydride is one of the hydrogen storage materials in solid state that is taken into consideration duo to its high storage capacity. This paper investigates the adsorption of magnesium and nickel catalyst combination in 473 K at 2. 0 and 3. 5 Mpa. A planetary ball mill was used in order to produce fine particles and to increase adsorption. A volumetric method (Sievert) was used for hydrogen storage analysis. XRD analysis was performed before and after hydrogenation in order to phase identification. SEM images were used for morphological characterization and particle size distribution. Higher pressure leads to increase of adsorption because it helps to influence of hydrogen. Finally Mg+10Ni compound showed the adsorption of 2. 04% and 3. 51% wt. hydrogen in pressure of 2. 0 and 3. 5 Mpa، respectively. The results showed that Ni is a good catalyst for hydrogen storage with accelerating hydrogen molecules dissociation and assisting to better milling.
    Keywords: Hydrogen storage, Magnesium hydride, Promoter, Ball mill, volumetric method, Sievert
  • Dr Mehdi Bidabadi, Eng. Yasna Pourmohammad *, Eng. Ali Esmaeilnejad Pages 20-27
    At this analyis، the premixed co-flow flames propagation of the Organic Porous particles-cloud combustion is studied with considering uniform mixture of fuel and air. Because of size equality assumption of the porous particles، lycopodium particles at this research are assumed. This analysis framework is thermal-diffusion model with this assumption that the lewis number is unit and the strain rate is constant. Velocity profiles are intended as a function of x in the direction of flames propagation. The structure of the flame is presumed to be consist of a preheat vaporization zone، a reaction zone and a convection zone. The Zeldovich number، based on the gas-phase oxidation of the gaseous fuel is large and the heat loss is neglected. This analysis consists of the result for the effect of different porous on the flame temperature and flame location. The results is illustrating when porous increase، the accessible substance to yield a gaseous fuel is decreasing that will be cause to burning velocity decrease. Also، flame location go to low burning velocity zone and the solid fuel at flame location increase، that not vaporized. This is match to the governing physics and experimental results.
    Keywords: Combustion, Porous Particle Cloud, Co, Flow, Flame
  • Mojtaba Rahimpour, Dr. Kiumars Mazaheri Pages 28-35
    In this paper، in order to introduce manufacturing cost reduction methods، using a thermodynamic approach، the performance of cast iron rotary furnaces is analyzed. To do so، the furnace atmosphere is chosen as a control volume. Then، heat sources، heat sinks and heat loss mechanisms are recognized and the first law of thermodynamic is applied to the control volume. The analysis showed that radiation is the dominant heat transfer mechanism and a large portion of heat generated by fuel consumption is lost through hot gasses that leave the furnace and due to heat conduction from furnace drum. Consequently، more than 90 percent of input energy to the furnace is lost. The first method to reduce the fuel cost is to pre-heat the input air which can reduce the fuel consumption by 10%. The other method is to replace the conventional fuel of cast iron rotary furnace –Fuel Oil- with Natural Gas، which is very effective to reduce fuel cost because the price of natural gas is much lower than the price of fuel oil.
    Keywords: Cast Iron Rotary Furnace, Reduce Manufacturing Costs, Heat Transfer, Thermodynamic Analysis, Air Preheat
  • Ali Jafarian *, Saeed Azimibavil, Mojtaba Bahremandjouy Pages 36-43
    In this paper a comprehensive model is proposed to simulate combined cycle water and power process (CCWP) based on thermal desalination. In order to verify the performance of model، Al-Taweelah cogeneration plant in UAE is thermodynamically simulated by Thermoflex V. 19 and the results are compared with actual operating conditions. Considering shortcomings of mentioned unit، a cogeneration combined cycle is configured based on conventional power generation units in Iran. In this configuration، thermal desalination units utilize exhausting steam from a back pressure turbine as energy source. Desalination processes which are investigated in present study include Multi-Stage Flash (MSF) and Multi-Effect Distillation (MED). Results show that increasing the backpressure from 6 to 40 bars decreases the electrical efficiency of cogeneration unit from 21 to 41%، compared to a single-purpose unit. It also leads to increment of 32 to 67% in power generation cost، but results in 23% of fuel saving. The electric power consumption of MSF unit is very high، about 3. 3 times of that of MED. This fact implies that the production cost of MSF is 12. 5% more than that of MED، which remains almost constant at 0. 88 $/m3 by changing the backpressure.
    Keywords: Cogeneration, Combined cycle, Backpressure steam turbine, Thermal desalination, Economic evaluation
  • Eng Seyed Hashem Samadi, Dr Barat Ghobadian *, Dr Gholamhassan Najafi, Eng Saied Faal Pages 44-55
    In this study، a micro-CHP system using a gas internal combustion engine with a maximum power of 5 kW of thermal and electricity energy has been designed and constructed. This system can be supply the consumption of heat and electrical energy for single households. The results indicated that the efficiency of the system is increased about 70% as compared to single generation system. Using the MCHP system is more efficient and saving energy than the conventional heat and power generation.
    Keywords: Cogeneration, MCHP, Gas Engine, Energy