به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

فهرست مطالب محمود فرزانه گرد

  • داوود عبدی کرمانی، محمود فرزانه گرد*، سیده محدثه میری
    در این پژوهش یک واحد CAES فوق سرد به منظور تولید برق و انرژی سرمایشی در زمان اوج مصرف مورد بررسی قرار گرفته است و راندمان انرژی و دوره بازگشت سرمایه در شرایط کارکردی متفاوت محاسبه شده است. برای این منظور یک کد کامپیوتری در نرم افزار متلب توسعه داده شده که معادلات مربوطه را به روش تکرار با گام زمانی مناسب حل نموده است. نتایج نشان داد که با افزایش مراحل تراکم و انبساط، راندمان انرژی بهبود می یابد. همچنین با افزایش مراحل تراکم دوره بازگشت سرمایه سیستم کاهش یافته ولی با افزایش مراحل انبساط دوره بازگشت سرمایه سیستم زیاد می شود. مشخص شد زمانی که دمای مخزن با دمای محیط برابر است، سیستم بهترین کارایی را دارد. در بررسی یک نمونه حقیقی که توان خروجی 900 کیلووات را طی مدت زمان 4 ساعت تامین می کند، دوره بازگشت سرمایه برای متوسط قیمت برق مصرفی 15 سنت به ازای هر کیلووات ساعت، بدون در نظر گرفتن نرخ تورم 8 سال پیش بینی شد اما بر اساس روش ارزش خالص فعلی پس از گذشت 11 سال، سیستم پیشنهادی به سوددهی می‎ رسد.
    کلید واژگان: ذخیره انرژی هوای فشرده, راندمان انرژی, راندمان اگزرژی, دوره بازگشت سرمایه, ارزش خالص فعلی}
    Davood Abdi Kermani, Mahmood Farzaneh-Gord *, Seyedeh Mohadeseh Miri
    In this paper, a sub-coled CAES unit has been investigated to produce electricity and cooling demand during peak times, and energy efficiency and payback period have been calculated in different operational conditions. For this purpose, a computer code has been developed in MATLAB software by solving the relevant equations in repetition process with appropriate time step. The results showed that by increasing the compression and expansion stages, the energy efficiency improves. Also, increasing in compression’s stages, the system payback period has been decreased, while increasing in expansion’s stages, the system’s payback period has been increased. The system has the best its performance when the temperature of tank is equal to that of ambient. In the study of a real sample that provides 900 kW of output power over a period of 4 hours, the payback period for the average price of electricity consumed was 15 cents per kWh, excluding the 8-year inflation rate, but based on the current net value method After 11 years, the proposed system becomes profitable.
    Keywords: Compressed air energy storage, Energy Efficiency, Exergy Efficiency, payback period, Net Present Value}
  • سید رفیع کاظمی مازندرانی، محمود فرزانه گرد*، محمدمحسن شاه مردان، اکبر اصفهانی پور

    در سال های اخیر، با رشد روزافزون مصرف گاز طبیعی در ایران، تعداد ایستگاه های تقلیل فشار افزایش چشمگیری داشته است. در شیرهای فشارشکن این ایستگاه ها، افت دمای ناشی از اثر ژول- تامسون موجب هیدراته شدن گاز، یخ زدگی شیرآلات و انسداد مسیر انتقال می گردد. بدین سبب حدود 14000 دستگاه گرمکن حمام آب قبل از ورود گاز پرفشار به این شیرها، وظیفه پیش گرمایش آن را برعهده دارند. شوربختانه، بازدهی با میانگین 30 درصدی این گرمکن ها، سالانه نزدیک به یک میلیارد متر مکعب گاز طبیعی فرآوری شده معادل با ظرفیت نیروگاهی 400 مگاواتی را به هدر می دهد. پژوهش حاضر با هدف بهینه سازی این گرمکن ها، درصدد برقراری مصالحه بین بیشینگی کارآیی و کمینگی اتلاف و هزینه آن هاست. در این مقاله، با مدل سازی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی گرمکن ها، سه تابع هدف شامل بازده حرارتی، عدد آنتروپی تولیدی و عدد هزینه تلف شده، تعریف و سپس مدل ریاضی مساله در قالب دو سناریو پیشنهاد شده است. آنگاه حل مدل براساس یکی از تکنیک های الگوریتم ژنیتک چندهدفه، با استفاده از روش کمینه سازی آنتروپی تولیدی و بکارگیری هم زمان نرم افزارهای ایز و متلب انجام گرفته و جبهه بهینه پارتوی هر یک از این سناریوها تعیین گردیده است. نتایج حاصل از پیاده سازی مدل با انحراف کمتر از 10 ± درصد نسبت به نتایج یک نمونه واقعی، حکایت از عملکرد قابل قبول آن دارد. بر پایه این نتایج، بهبود بازده حرارتی این گرمکن ها بسته به دبی حجمی گاز در بازه بین 48 تا 55 درصد امکان پذیر و دارای توجیه فنی - اقتصادی است. این نتایج که در قالب روابط، منحنی ها و گروه های بی بعد ارایه شده است، می تواند به عنوان مرجعی برای طراحی بهینه گرمکن های حمام آب مورد استفاده قرارگیرد.

    کلید واژگان: ایستگاه تقلیل فشار, مبدل حرارتی, گرمکن غیرمستقیم, بازده حرارتی, آنتروپی تولیدی}
    Sayyed Rafi Kazemi Mazandarani, Mahmood Farzaneh-Gord *, MohammadMohsen Shahmardan, Akbar Esfahanipour

    In recent years, with the continuous growth of natural gas consumption in Iran, the number of pressure drop stations has increased significantly. In throttling valves of these stations, the temperature drop due to the Joule-Thomson effect causes the gas to hydrate, freeze the valves, and block the transmission path. Hence, about 14,000 indirect-fired water-bath heaters have a duty for preheating high-pressure gas before entering them. Unfortunately, the 30% average efficiency of indirectly fired water-bath heaters wastes nearly one billion cubic meters of processed natural gas every year, equivalent to a 400 MW power plant capacity. In this article, intending to optimize, indirect-fired water-bath heaters were modeled thermodynamically and thermo-economically, and three objective functions including thermal efficiency, entropy generation number, and wasted cost number are defined and the mathematical model was proposed in two scenarios. Then the model was solved based on the multi-objective genetic algorithm, using the entropy generation minimization method, and the Pareto optimal fronts of the scenarios were determined. The model implementation results with a deviation of less than ±10% compared to the results of a real sample indicate its acceptable performance. Based on the techno-economic justified results, it is possible to improve the efficiency of indirectly fired water-bath heaters between 48 and 55% depending on the gas volume flow rate. The relations, curves, and dimensionless groups obtained, can be used as a reference for the optimal design of indirect-fired water-bath heaters.

    Keywords: Pressure drop station, heat exchanger, Water-bath heater, Thermal efficiency, Entropy generation}
  • ولی الله موسوی، محمود فرزانه گرد، محمدحسین احمدی*

    چرخه رانکین آلی فناوری مناسب برای تبدیل منابع گرمایی باکیفیت پایین به الکتریسیته است. در این پژوهش سیکل رنکین آلی با محرک کلکتور لوله خلاء خورشیدی شبیه سازی و از منظر انرژی، اگزرژی و اگزرژی اقتصادی موردبررسی قرارگرفت سپس موردهای گوناگون ازجمله دما و فشار ورودی به توربین، اختلاف دمای پینچ تبخیرکننده سیکل آلی و شار خورشیدی ارزیابی شد. نتیجه ها نشان می دهد که بازده انرژی و اگزرژی به ترتیب 45.2 و 9.7 و مقدار کار خروجی و بازگشت ناپذیری نیز 51.5 و 1291.8 کیلووات م ی باشد. کلکتور خورشیدی و مخزن ذخیره به دلیل بالا بودن نرخ هزینه ابتدایی و تخریب، مهم ترین اجزا از منظر اگزرژی اقتصادی می باشند. نتیجه های تحلیلی بیانگر آن است که با افزایش دمای تبخیرکننده تاثیر مثبت بر عملکرد سیکل داشته و افزایش دمای پینچ تاثیر منفی بر عملکرد سامانه دارد در بحث اقتصادی، افزایش دمای تبخیرکننده و دمای پینچ منجر به کاهش نرخ هزینه ی کلی می شود. هم چنین تغییر شار انرژی خورشیدی، موجب بهبود عملکرد سامانه از دیدگاه اگزرژی اقتصادی شده و افزایش بازده انرژی و اگزرژی را در پی دارد.

    کلید واژگان: اگزرژی اقتصادی, سیکل رنکین آلی, تحلیل پارامتری مخزن ذخیره سازی, کلکتور خورشیدی, انرژی تجدیدپذیر}
    Valiolah Mousavi, Mahmood Farzaneh Gord, MohammadHossein Ahmadi *

    Organic Rankine Cycles are appropriate technology for the conversion of low-quality thermal energy to electrical power. In this research, the organic Rankine cycle driven by an evacuated tube collector was studied from energy, exergy, and exergo-economic points of view. Then, various cases such as the temperature and pressure input to the turbine, the temperature difference of the evaporator of the organic cycle, and the solar flux were evaluated. Simulation results show that power energy and exergy efficiency are 45.2 and 9.7 and the amount of work output and total irreversibility are 51.5 and 1291.8, respectively. The solar collector and the storage tank are the most important components from the exergo-economic point of view, due to the high initial cost rate and Exergy destruction. The parametric analysis result shows that the temperature increase in the evaporator has a positive effect on cycle operation and, the increase in pinch point temperature difference of evaporator has a negative effect on cycle operation. From an economic point of view, the increase in evaporator and pinch point temperature difference of evaporator causes the decrease in capital coast rate. Also, the solar radiation change finds to have a positive effect on system operation, based on an exergo-economic point of view, which causes the increase in energy and exergy efficiency.

    Keywords: Exergo-economic, Organic Rankine Cycle, Solar Collector, Thermal storage, parametric study, Renewable energy sources}
  • مرتضی سعادت طرقی*، جواد خادم، محمود فرزانه گرد

    فرآیند پر شدن سریع، فرآیند اصلی می باشد که در جایگاه های سوخت رسانی گاز طبیعی فشرده رخ می دهد. هدف اصلی تحقیق حاضر، دست یابی به یک آنالیز ترمودینامیکی دقیق تر جهت مدل سازی جایگاه سوخت رسانی گاز طبیعی فشرده با چندین سوخت گیری متوالی می باشد. نتایج آنالیز ترمودینامیکی با نتایج تجربی و نتایج تحقیقات قبلی، مقایسه گردیده است. جهت محاسبه خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی فشرده از معادله حالت AGA8 استفاده شده است. تحقیقات مختلفی در مورد مدل سازی ترمودینامیکی جایگاه سوخت رسانی گاز طبیعی فشرده وجود دارد اما در آنها هیچ اشاره ای به انتخاب الگوریتم بهینه در پنل اولویت بندی نشده است. سه تابع هدف کمینه کردن زمان سوخت گیری، بیشینه کردن جرم ذخیره شده و کمینه کردن میانگین مصرف انرژی مخصوص، برای مسئله بهینه سازی در نظر گرفته شده است. سرانجام الگوریتم بهینه پنل اولویت بندی به عنوان هدف اصلی تحقیق حاضر، تعیین گردیده است. نتایج نهایی بهینه سازی ارایه گردیده است. دست یابی به مدل سازی دقیق تر و مدل سازی فرآیند چندین سوخت گیری متوالی از مهمترین نتایج تحقیق حاضر می باشد. الگوریتم PPM225 به عنوان الگوریتم بهینه پنل اولویت بندی انتخاب و برای نشان دادن بهتر نتایج، یک تحلیل اقتصادی صورت گرفته است. نتایج این تحلیل اقتصادی نشان می دهد که با اعمال الگوریتم بهینه می توان در یک سال 65،700 میلیون ریال (43،800،00 کیلو وات ساعت) صرفه جویی نمود.

    کلید واژگان: مدل سازی, گاز طبیعی, پر شدن سریع, بهینه سازی}
    Morteza Saadat Targhi *, Javad Khadem, Mahmood Farzaneh Gord

    The fast filling process is the main process that occurs in the CNG refueling station. The main objective of the present study is to apply a thermodynamic analysis for a complete modeling of a CNG refueling station with several consecutive refueling . The results of the thermodynamic analysis have been validated against the experimental data and previous studies. The AGA8 Equation of State has been used to calculate the thermodynamic properties of CNG. There are many researches concentrated on the thermodynamic modeling of CNG refueling station, but didn't address the optimal algorithm of priority panel. Filling time minimizing, filling mass maximizing and average specific energy consumption minimizing have been employed as the objective function for the optimization problem. Finally, the optimal algorithm of priority panel has been determined as the main goal of the present study. The conclusive results of the optimization problem are presented. Achieving more accurate modeling and modeling the process of several consecutive refueling is one of the most important results of the present study. The optimal algorithm of priority panel are obtained for PPM225 algorithm . An economic analysis is performed to see the results more clearly. The results of the economic analysis show that 65,700,000,000 Rials (43,800,000 kWh) can be saved in one year.

    Keywords: Modeling, Natural gas, Fast filling, Optimization}
  • فرشاد پناهی زاده، مهدی حمزه ای*، محمود فرزانه گرد
    چیلرهای جذبی تک اثره با توجه به دما و فشار منبع حرارتی مورد استفاده به دو نوع تک اثره آب گرم و بخار تقسیم می شوند. که نوع تک اثره بخار آن به دلیل توانایی استفاده از بخار دور ریز در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی جهت تولید سرمایش فرآیندی و تهویه مطبوعی دارای کاربرد بیشتری است. در تحقیق حاضر در خصوص پیش بینی عملکرد چیلر جذبی تک اثره بخار از شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده که نسبت به روش های مدلسازی ترمودینامیکی دارای سرعت بالاتر و هزینه محاسباتی کمتری است. شبکه عصبی پرسپترون چند لایه با الگوریتم پس انتشار خطا، تابع محرک تانژانت هیپربولیک و روش آموزش لونبرگ-مارکوارت با تعداد 15285 داده و شاخص ارزیابی میانگین مربع خطا بکار برده شده است. ورودی های شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب دمای آب برج خنک کننده ورودی، دمای آب سرمایشی ورودی، دمای بخار ورودی، دمای آب سرمایشی خروجی و راندمان مبدل حرارتی محلول هستند و خروجی های شبکه عصبی نیز ضریب عملکرد و انرژی حرارتی مصرفی چیلر می باشند. نتایج حاصل از تحقیق حاضر نشان می دهند که روش شبکه عصبی مصنوعی توانایی پیش بینی ضریب عملکرد و انرژی حرارتی مصرفی چیلر جذبی تک اثره را با میانگین مربع خطا به ترتیب 7-10×183/3 و 8-10×466/7 دارا می باشد که حاکی از دقت بالای این روش در پیش بینی عملکرد چیلر جذبی است.
    کلید واژگان: یلر جذبی تک اثره, شبکه عصبی مصنوعی, ضریب عملکرد, میانگین مربع خطا}
    Farshad Panahizadeh, Mahdi Hamzehei *, Mahmood Farzaneh-Gord
    Depending on the temperature and pressure of the heat source, single-effect absorption chillers are categorized in two types of hot water and steam single-effect chillers. Due to the ability to use the waste steam in oil, gas and petrochemical industries for air conditioning and process cooling purposes, the steam type chiller is more widely used. In this study, the artificial neural network is exploited in the prediction of the steam single-effect absorption chiller performance since it is faster and has lower computational cost compared to thermodynamic modeling methods. The perceptron multilayer neural network with the error backpropagation algorithm, the hyperbolic tangent excitation function and the Levenberg-Marquardt learning method with 15285 data points and also the mean squared error estimation index are used. Inputs of the artificial neural network are the inlet cooling tower water temperature, inlet chilled water temperature, inlet steam temperature, outlet chilled water temperature and the solution heat exchanger efficiency respectively. Also, outputs of the neural network are the coefficient of performance and thermal energy consumption of the chiller. Results of this study show that the artificial neural network is capable to predict the coefficient of performance and the thermal energy consumed by the single-effect absorption chiller while the values of mean squared error are 3.183×10^(-7) and 7.466×10^(-8) respectively which verify the accuracy of the method proposed here in absorption chiller performance prediction.
    Keywords: Single-effect absorption chiller, Artificial Neural Network, coefficient of performance, Mean squared error}
  • سیدرفیع کاظمی مازندرانی، محمود فرزانه گرد*، محمدمحسن شاه مردان
    گاز طبیعی پر فشار خطوط انتقال پیش از ورود به شیر اختناق ایستگاه های دروازه شهری (CGS)، از گرمکن هایی عبور داده می شود که دمای آن را تا حد جبران افت دمای ناشی از اثر ژول- تامسون افزایش دهد و از بروز پدیده هیدراته شدن گاز، یخ زدگی شیر و انسداد مسیر عبور گاز جلوگیری می نمایند. بهینه سازی این گرمکن ها با توجه به این که در مقیاس وسیع از گاز فرآوری شده شبکه تغذیه می کنند، از اهمیت بسزایی برخوردار است. در مطالعه حاضر هر یک از این گرمکن ها به نوعی ماشین ترمودینامیک مرکب از دو سیستم حرارتی متمایز از هم شبیه سازی شده است. تحلیل ترمودینامیک این دو سیستم با توجه به هندسه مساله و معادلات حاکم، به فرمولاسیون رابطه بین بازده حرارتی آنها و سپس تعریف پارامتری موسوم به ضریب تشابه ترمودینامیک انجامید. آنگاه نتایج حاصل از تحلیل حرارتی و تقریب زدن تابع پیچیده اصلی با دو تابع ساده تر مشخص نمود که همواره بین تفاضل مقادیر تعداد واحدهای تبادل حرارت (NTU) فایرتیوب و هیت کویل با ضریب تشابه ترمودینامیک گرمکن ها، رابطه لگاریتمی ثابت و بین نسبت مقادیر NTU آن دو با این ضریب نیز رابطه توانی ثابتی برقرار است. سرانجام با حل دستگاه معادلات به دست آمده از این دو رابطه، امکان تعیین مقادیر بهینه NTU برای فایرتیوب و هیت کویل به صورت توابعی از ضریب تشابه ترمودینامیک بهینه گرمکن ها و به تبع آن دستیابی به رابطه بین ابعاد هندسی بهینه آن دو در ایده آل ترین وضعیت انتقال حرارت، با بیشینه خطای نسبی حدود 13% فراهم شد.
    کلید واژگان: بهینه سازی, مدل سازی, بازده حرارتی, بازده اگزرژی, آنتروپی تولیدی}
    S.R. Kazemi Mazandarani, M. Farzaneh, Gord*, M.M. Shahmardan
    Prior to entering to the throttling valve of the City Gate Stations (CGS), high-pressure natural gas flow in pipelines is transmitted through Water Bath Indirect Heaters (WBIH), which is increasing its temperature to compensate for the temperature drop caused by the Joule-Thomson effect and preventing the occurrence of the hydration phenomenon, gas freezing, and subsequent blockage of the gas flow path. Because of feeding of processed gas of the network on a large scale, optimizing the WBIHs has a lot of significance. In the present study, each WBIH is simulated by a type of thermodynamic machine, consisting of two distinct thermal systems. According to the problem geometry and governing equations, the thermodynamic analysis of these two systems results in the formulation of a relationship between their thermal efficiencies together and the definition of a parameter was defined as the Thermodynamic Similarity Coefficient (TSC). Then, the results showed that always, a constant logarithmic relationship exists between of the Number of Heat Transfer Units (NTU) values difference of the fire tube and heat coil of the WBIHs with their TSC as well as a constant power relationship between their NTU values ratio with this coefficient too. Finally, by solving the equation system obtained from these two relations, it was possible to determine the optimal values of NTU for the fire tube and heat coil as functions of TSC of the WBIH and to achieve the relationship between their optimum geometric dimensions together in the most ideal heat transfer state with a maximum relative error of about 13%.
    Keywords: Optimization, Simulation, Thermal Efficiency, Exergy Efficiency, Entropy Generation}
  • محمود فرزانه گرد، حمیدرضا رهبری *
    در فصول سرد سال با توجه به برودت هوا، مصرف گاز طبیعی از حالت استاندارد خارج شده و بسیار بالاتر از حد طبیعی خواهد بود. در این شرایط برای شبکه ها یک حالت بحرانی بوجود می آید، افزایش مصرف که با کاهش فشار گاز طبیعی همراه بوده، همواره یکی از مشکلات اساسی گازرسانی در نقاط مختلف می باشد. در این مطالعه، یک شبکه خطوط لوله در حالت بحرانی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. روش ارائه شده برای تحلیل شبکه با مطالعات گذشته مقایسه گردیده که نتایج معتبرسازی دقتی معادل 37/0% را برای روش پیشنهادی نشان می دهد. پارامترهای مهم و تاثیرگذار بر روی شبکه در حالت بحرانی مانند: ضریب اصطکاک و ترکیب گاز طبیعی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد، ضریب اصطکاک تاثیر فراوانی بر روی شبکه داشته، همچنین گازهای طبیعی با وزن مولکولی بالاتر افت فشار کمتری در شبکه ایجاد می کنند.
    کلید واژگان: گاز طبیعی, شبکه خطوط لوله, حالت بحرانی, ضریب اصطکاک, ترکیب گاز طبیعی}
    M. Farzaneh, Gord, H. R. Rahbari *
    Due to the cold air in the cold season, natural gas consumption will be greater than the standard mode and much higher than the normal. In this situation for networks comes a critical state, consumption increased as well as pressure reduced for natural gas, this condition has always been one of the main problems to deliver natural gas to various locations. In this study, a natural gas pipeline network in critical condition has been investigated. The proposed method for the analysis of pipeline network compared with previous studies, the validation results show the accuracy of 0.37% for the proposed method. The effect of important parameters on the pipeline network in critical state such as: friction factor and natural gas composition have been studied. The results show, the friction factor has a great impact on the natural gas pipeline network, also natural gas with higher molecular weights have less pressure drop in the all of natural gas pipeline network’s nodes.
    Keywords: Natural Gas, Pipeline Network, Critical State, Friction Factor, Natural Gas Composition}
  • محمود فرزانه گرد*، حسین خوش نظر
    در این مطالعه، کمپرسور رفت و برگشتی دو مرحله ای  گاز طبیعی با استفاده از مدل گاز ایده ال و واقعی شبیه سازی شده است.  برای این منظور، مدل سازی صفر بعدی بر حسب زاویه لنگ توسعه داده شد. برای مدل سازی، قانون اول ترموینامیک و بقای جرم برای حجم های کنترل گوناگون شامل محفظه های سیلندر، محفظه های ورودی و محفظه های خروجی همراه با معادله های حرکت پیستون و سوپاپ، معادله شدت جریان جرمی از درون ارفیس و سوپاپ، و همچنین معادله های انتقال گرمای مبدل میانی مورد استفاده قرار گرفت.  برای محاسبه ویژگی های ترمودینامیکی در مدل گاز واقعی از معادله حالت AGA8 استفاده شده است. نتیجه های به دست آمده از این مدل سازی برای یک کمپرسور هوا با استفاده از نتیجه های پژوهش های گذشته مقایسه و اعتبار بخشی شد. سپس به بررسی تاثیر استفاده از مدل گاز واقعی بر پیش بینی رفتار و پارامترهای کارایی کمپرسور دو مرحله ای گاز طبیعی پرداخته شد. فشار ورودی و خروجی این کمپرسور به ترتیب 122/4 و 795/9 مگاپاسکال می باشند. نتیجه ها نشان می دهد که فشار میانی در مدل سازی واقعی (015/4 مگاپاسکال) کم تر از شبیه سازی ایده ال(093/4 مگاپاسکال) می باشد. همچنین شدت جریان جرمی کمپرسور در مدل سازی واقعی (kg/h 67/730) بیش تر از مدل سازی ایده ال (kg/h 3/710) پیش بینی شده است. همچنین دمای گاز خروجی از کمپرسور در مدل سازی ایده ال کم تر از واقعی می باشد.
    کلید واژگان: کمپرسور رفت و برگشتی دو مرحله ای, شبیه سازی ترمودینامیکی, گاز طبیعی, معادله حالت AGA8}
    Mahmood Farzaneh, Gord *, Hossein Khoshnazar
    In this study, a two-stage natural gas reciprocating compressor is simulated based on ideal and real models. To this end, a zero-dimensional numerical method based on the crank angle is developed. For this simulation, control volumes including compressor cylinders, suction, and discharge chambers with equivalent mass and energy equations along with piston movement, valve dynamic, and mass flow rate through valve and orifice equations and heat transfer equation for heat-exchanger are investigated. For real gas model, the AGA8 equation of state has been used for computing thermodynamic properties. Simulated results compared and validated with the previous experimental results for air reciprocating compressor. Then, the developed model is used to predict compressor behavior and performance parameters. It suction and discharge pressure was considered 4.122 and 9.795 MPa respectively. Predicted results show that intermediate pressure for simulation based on real gas (4.015 MPa) is lower than ideal gas (4.093 MPa). Furthermore, the mass flow rate based on the real model (730.67 kg/h) is higher than the ideal model (710.3 kg/h). In addition, discharge gas temperature prediction with the ideal model is lower than the real model.
    Keywords: two-stage reciprocating compressor, thermodynamic simulation, Natural gas, AGA8 equation of state}
  • مرتضی سعادت طرقی، جواد خادم *، محمود فرزانه گرد
    فرآیند اصلی که در جایگاه های سوخت رسانی گاز طبیعی فشرده رخ می دهد، فرآیند پر شدن سریع می باشد. هدف اصلی تحقیق حاضر، دست یابی به یک آنالیز ترمودینامیکی دقیق تر فرآیند پر شدن سریع نسبت به تحقیقات قبلی می باشد. با استفاده از این آنالیز ترمودینامیکی، یک جایگاه سوخت رسانی گاز طبیعی فشرده، شبیه سازی گردیده است. با مقایسه مدل گاز واقعی و ایده آل، دیده می شود که توزیع دما بسیار متفاوت است، به طوری که افزایش دما در مدل گاز ایده آل بیشتر است. عمده دلیل این تفاوت عدم در نظر گرفتن تاثیر کاهش دمای ضریب ژول تامسون است. نتایج نشان می دهد که در مدل گاز واقعی افزایش دمایی حدود K 50 و در مدل گاز ایده آل حدود K 80 وجود دارد. نتایج تحقیق حاضر با نتایج تجربی و نتایج تحقیقات قبلی، مقایسه گردیده است. جهت محاسبه خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی فشرده از معادله حالت AGA8 استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که مقدار کار مصرفی کمپرسور برای یک چرخه حدود kWh 1/55 و مقدار متوسط کار مصرفی برای سوخت گیری یک خودرو، kWh 6/1 می باشد.
    کلید واژگان: مدل سازی, پر شدن سریع, معادله حالت AGA8}
    M. Saadat, Targhi, J. Khadem *, M. Farzaneh, Gord
    The main process that occurs in the CNG refueling station is filling fast process. The main objective of the present study is to apply a more accurate thermodynamic analysis of fast filling process than previous works. By using the thermodynamic analysis, a CNG refueling station with the cascade system, has been simulated. Comparing real and ideal gas models, it can be realized that the temperature profiles are highly different and temperature rise is much more for ideal gas model. the lack of Joule-Thompson cooling effect is the most important factor for this different. The results indicated that there is a temperature rise in order 50 K for real gas and 80 K for the case of ideal gas. The results of the present work have been validated against the experimental data and previous studies. The AGA8 Equation of State has been used to calculate the thermodynamic properties of CNG. The results show that the energy consumed by the compressor for a cycle is equal to 55.1 kWh and the average energy consumption is equal to 1.6 kWh for a vehicle.
    Keywords: Modeling, Fast filling, AGA8 Equation of state}
  • سامان پرویزی، محمود فرزانه گرد، علی جباری مقدم، مجید هاشمیان، مهراب عقیلی بهرامی
    اندازه گیری دقیق گاز طبیعی همواره مساله مهمی به ویژه در سطح مصارف خانگی بوده است. یکی از انواع جریانسنجهای جرمی، جریانسنج جرمی حرارتی لوله مویین میباشد که برای اندازهگیری جریانهای با دبی پایین استفاده میشود. در این مطالعه شناخت پارامترهای مهم و تاثیر هر یک از این پارامترها در طراحی جریانسنج حرارتی لوله مویین بررسی شده است. برای این کار مدل سه بعدی یک جریانسنج جرمی حرارتی لوله مویین شبیه سازی و انتقال حرارت در لوله حسگر آن به صورت عددی برای گاز متان به عنوان گاز طبیعی تحلیل شده است. با در نظر گرفتن پارامترهای تاثیرگذار عدم قطعیت جریانسنج محاسبه شده است. برای اعتبارسنجی روش حل عددی، به دلیل عدم وجود داده های آزمایشگاهی برای متان، از نیتروژن برای اعتبارسنجی استفاده شده که تطابق قابل قبولی نشان میدهد. نتایج عددی نشان میدهد که عدم قطعیت این جریانسنجها حداکثر 24/1 درصد بوده که برای کنتورهای خانگی قابل قبول میباشد.
    کلید واژگان: اندازه گیری جریان, جریان سنج حرارتی, انتقال حرارت سه بعدی, جریان سنج لوله مویین, کنتور گاز خانگی}
    Saman Parvizi, Mahmood Farzaneh Gord, Ali Jabari Moghadam, Majid Hashemian, Mehrab Aghili Bahrami
    Accurate natural gas measurement is an important issue especially in domestic usage levelCapillary tube thermal mass flow meter is one of the most common types of mass flow meters which are mostly used for low mass flow rates. In this work, a capillary tube flow meter was simulated numerically. A three-dimensional steady state heat transfer in its sensor tube was numerically analyzed and the sensitivity of this type of flow meter was investigated. In order to validate the simulation approach and conditions taken in this study, the simulation was also accomplished for Nitrogen, for which experimental data was available in the literature, leading to satisfactory results. Considering all the possible effective parameters, the uncertainty of the flow meter was also calculated. Numerical results show that the maximum amount of uncertainty in measurement for this type of flow meter is less than 1.24% that is acceptable for residential customers.
    Keywords: Flow metering, Thermal massflowmeter, Three-Dimensional heat transfer, Capillary tube mass flow meter, Residential Natural Gas Meter}
  • امیر ابراهیمی مقدم *، محمود فرزانه گرد، مهدی دیمی دشت بیاض
    در این تحقیق با استفاده از روش عددی به محاسبه میزان نشتی گاز طبیعی از یک سوراخ کوچک واقع بر سطح جانبی لوله ای در خطوط توزیع گاز طبیعی رو زمینی و مدفون در خاک پرداخته شده است. هندسه مورد بررسی توسط نرم افزار Gambit طراحی و شبکه بندی شده و سپس حل عددی توسط نرم افزار Fluent انجام شده است. سیال مورد نظر، تراکم پذیر با رفتار گاز ایده آل و جریان به صورت آشفته می باشد و خاک، به صورت یک ناحیه متخلخل در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در سوراخ های با قطر کوچک، سرعت تخلیه به سرعت صوت رسیده و به اصطلاح خفگی در جریان رخ می دهد. همچنین نتایج حاصل از برازش داده ها نشان دهنده این است که دبی حجمی گاز نشت یافته، یک رابطه خطی با فشار و رابطه درجه دو با قطر سوراخ دارد. برای لوله های زیر زمینی، در سوراخ های با قطر کوچک نسبت به سوراخ های بزرگ ، عمق نفوذ گاز در داخل خاک بیش تر اما دبی حجمی گاز نشت یافته کمتر می باشد. در انتها به منظور کاربرد نتایج برای صنایع گاز طبیعی، روابط همبسته ای برای محاسبه نشت گاز در حالت های لوله رو زمینی و زیر زمینی ارائه شده است.
    کلید واژگان: گاز طبیعی, میزان نشتی, لوله مدفون, شبیه سازی عددی, فلوئنت}
    A. Ebrahimi-Moghadam *, M. Farzaneh-Gord, M. Deymi-Dashtebayaz
    In this research, the amount of natural gas leakage from a small hole located on the lateral surface of the above-ground or buried distribution gas pipe lines is estimated. The geometry was designed and meshed by GAMBIT software and then numerical calculation is carried out by FLUENT software. The working fluid was considered as compressible ideal gas. The fluid flow was assumed turbulent and soil considered as a porous zone. The results indicate that for small hole diameters, discharge speed reaches to the sound speed and at the so-called, choking occurs at exit position. Also, the volumetric flow rate of leaked gas has a linear relation with pressure of initial point and second order relation with hole diameter. In the case of buried pipes, permeation depth of gas in soil at the small diameter holes, is more than large holes but volumetric rate of leaked gas is lower. Finally, with the goal of making the results applicable for the natural gas industry, two correlations were developed for estimating the amount of leaked gas in aboveground and buried pipelines.
    Keywords: Natural gas loss, Distribution gas pipelines, Buried pipe, CFD, Fluent}
  • مهدی فرهناک*، محمود فرزانه گرد، مهدی دیمی دشت بیاض
    در این تحقیق بر حسب میزان نیاز حرارتی، برودتی و توان مورد استفاده یک ساختمان نمونه خانگی اقدام به طراحی یک سیستم تولید همزمان توان، گرمایش و سرمایش (CCHP) شده است. با توجه به تغییر پارامترهای موثر در طراحی سیستم از جمله شرایط محیطی، تغییرات در بارهای گرمایش، سرمایش و برق در طی روزهای مختلف سال و… تعیین شرایط بهینه عملکرد سیستم تولید همزمان از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. بر این اساس، یک الگوریتم بهینه سازی برای پیدا کردن بهینه ترین عملکرد سیستم تولید همزمان براساس راندمان الکتریکی موتور (محرک اولیه) پیشنهاد شده بنحویکه هزینه سوخت مصرفی سیستم تولید همزمان به عنوان تابع هدف، در هر گام زمانی کمترین باشد. این الگوریتم برای ظرفیت های مختلف واحد تولید توان از 1 کیلووات تا 20 کیلووات به کار گرفته شد. نتایج الگوریتم پیشنهادی مشخص نمود که واحد تولید توان با ظرفیت 12 کیلووات، با 3/3 سال کمترین بازگشت سرمایه و واحد تولید توان با ظرفیت 5 کیلووات، با 57% بیشترین نسبت صرفه جویی در هزینه سوخت مصرفی را دارد.
    کلید واژگان: الگوریتم بهینه سازی, سیستم تولید همزمان سرمایش, گرمایش و برق, موتور احتراق داخلی, ساختمان خانگی}
    M. Farahnak*, M. Farzaneh, Gord, M. Deymi, Dashtebayaz
    In this study, the cooling, heating and electrical energy demands of a sample residential apartment in Mashhad region (Iran) has been estimated hourly during a year. By employing a CCHP system for this apartment compared to the separate production system, hourly and monthly amounts of optimal consumption of NG as prime fuel and electrical energy imported from/sold back to grid during a year and cost saving ratio and payback ratio has been investigated. For this purpose an optimization algorithm was proposed to find the best optimized operation of the cogeneration system based on operation of the power generation unit (PGU) according to nonlinear relationship of electrical efficiency of the engine (Prime Mover) so that the cost of the energy in CCHP system, as an objective function, be least amount in each time step during a year. The results of proposed algorithm, specifying the best operation, show that PGU with 12 kW capacities has the lowest payback ratio of 3.3 years and that PGU with 5 kW capacities has the lowest energy cost saving ratio of 57%.
    Keywords: Optimization algorithm, CCHP system, Internal combustion engine, Residential apartment}
  • محمود فرزانه گرد*، محسن جنت آبادی
    جایگزینی شیرهای انبساطی مورد استفاده در ایستگاه های تقلیل فشار گاز توسط موتور انبساطی، جهت بازیافت انرژی هدر رفته به منظور تولید برق هدف اصلی از انجام این تحقیق می باشد. در موتورهای انبساطی از دریچه هایی برای ورود و خروج گاز استفاده شده است. هندسه شیر کنترلی قرار گرفته بر روی این دریچه ها بیشترین تاثیر را در عملکرد این موتورها دارد. در این تحقیق برای اولین بار شبیه سازی و بهینه سازی زمان مناسب باز و بسته شدن این دریچه ها با توجه به هندسه دو نوع شیر پیستونی و سیلندری به منظور حداکثر کردن راندمان اگزرژی صورت گرفته که از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی این زمان بندی استفاده شده است. شبیه سازی با توجه به ترکیبات گازی ایستگاه های مختلف صورت گرفته که برای محاسبه خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی از استاندارد AGA8 استفاده شده است. عدم برگشت جریان در دریچه ها به عنوان قید مورد نظر جهت بهینه سازی مورد نظر قرار گرفته است. نتایج نشان داد که در شیر پیستونی اتلاف اگزرژی در زمان تخلیه و در شیر سیلندری در فرآیند ورود گاز به مراتب بیشتر از منابع دیگر در اتلاف اگزرژی سهیم می باشد. بطور کلی موتور با شیر سیلندری نسبت به موتور با شیر پیستونی از عملکرد بهتری برخوردار است. در نهایت تغییر فشار خط تغذیه ایستگاه نیز نشان داد که در فشار 30 بار امکان استفاده از موتور با شیر سیلندری وجود ندارد، زیرا موتور قادر به تولید توانی نخواهد بود.
    کلید واژگان: موتور انبساطی دو طرفه, بازیابی انرژی, بهینه سازی, راندمان اگزرژی, الگوریتم ژنتیک}
    Mahmood Farzaneh Gord *, Mohsen Jannatabadi
    Replacement of expansion valves which are used in natural gas pressure reduction stations, with expansion engine, to recycle wasted energy to generate electricity is the main objective of this study. In these engines, ports are used for inlet and outlet the gas. Control valve geometry set on these ports has a great impact on performance of this engine. In this research, simulation and optimization of the optimum opening and closing time of these valves according to two types of valve, piston and spool valves, to maximize the Exergy Efficiency has been done for the first time which Genetic Algorithm is used for this optimization. Simulation has been conducted with regard to the composition of gas stations which to calculate the thermodynamic properties of natural gas, AGA8 standard is used. For optimization constrain of having no back flow has been applied. Results showed that exergy destruction due to outlet processing in piston valve and due to inlet processing in cylinder valve is more than other destruction sources. Overall engine with cylinder valve has better performance than engine with piston valve. Variation of supply line pressure showed that engine with cylinder valve could not be used in inlet pressure of 30 bar, because engine doesn’t produce power.
    Keywords: double acting expansion engine, energy recovery, optimization, exergy efficiency, Genetic algorithm}
  • امیر ابراهیمی مقدم، محمود فرزانه گرد، مهدی دیمی دشت بیاض*
    در مقاله حاضر، با استفاده از نرم افزار فلوئنت به شبیه سازی عددی نشت گاز طبیعی از یک سوراخ کوچک پرداخته ایم که بر سطح لوله ای در خطوط توزیع گاز طبیعی درون شهری ایجاد شده است. هندسه مورد بررسی به کمک نرم افزار گمبیت طراحی و شبکه بندی شده و متان با فرض گاز کامل بودن، گاز طبیعی تلقی شده و جریان آشفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در سوراخ هایی با قطر کوچک، سرعت تخلیه به سرعت صوت رسیده و به اصطلاح خفگی در جریان رخ می دهد. میزان نشت گاز با قطر سوراخ رابطه مرتبه دوم و با فشار نقطه ابتدایی رابطه خطی دارد. سرانجام، یک رابطه ساده کاربردی برای محاسبه شدت جریان حجمی گاز نشت یافته ارائه شده است. بررسی داده ها نمایانگر آن است که در اکثر موارد، درصد خطای نسبی میان نتایج حاصل از شبیه سازی و رابطه ای که ارائه شده، زیر 10 درصد است که بیانگر دقت بسیار مناسب رابطه ارائه شده است.
    کلید واژگان: نشت گاز طبیعی, خطوط توزیع گاز, شبیه سازی CFD دو بعدی}
    A. Ebrahimi Moghadam, M. Farzaneh Gord, M. Deymi Dashtebayaz*
    In this paper by using Fluent software, is paid to numerical simulation of natural gas leakage from a small hole located on the lateral surface of the urban distribution gas pipe lines. The geometry is designed and meshed by Gambit software and methane with Ideal-gas assumption considered as natural gas and flow is turbulent. The results indicate that for small hole diameters, discharge speed reaches the sound speed and at the so-called, choking occurs in the flow. The volumetric flow rate of leaked gas has a second order relation with hole diameter and linear relation with pressure of initial point. Finally a simple useful correlation is developed to calculate the volumetric flow rate of leaked gas. Also data analysis shows that in most of the investigated cases, the percentage of relative error is below 10% which implies high accuracy of the presented correlation.
    Keywords: Natural Gas Leakage, Distribution Gas Pipelines, Two, Dimensional Simulation, Fluent}
  • امیر ابراهیمی مقدم، محمود فرزانه گرد، مهدی دیمی دشت بیاض
    مقاله حاضر به محاسبه میزان نشت گاز طبیعی از یک سوراخ کوچک واقع بر سطح لوله و ارائه یک رابطه برای محاسبه آن پرداخته است. لوله در خطوط توزیع گاز درون شهری واقع بوده، جریان به صورت آشفته می باشد و خاک به صورت یک ناحیه متخلخل درنظر گرفته شده است. نتایج به-دست آمده نشان می دهد که در سوراخ های با قطر کوچک، سرعت تخلیه به سرعت صوت رسیده و به-اصطلاح خفگی در جریان رخ می دهد. همچنین پس از نفوذ گاز طبیعی به داخل خاک و برخورد به ذرات خاک و هوای عبوری از بین ذرات خاک، یک جفت گردابه در داخل خاک تشکیل می شود.
    کلید واژگان: گاز طبیعی, میزان نشتی, لوله مدفون, خاک, شبیه سازی عددی, فلوئنت}
    Amir Ebrahimi Moghadam, Mahmood Farzaneh, Gord, Mehdi Deimi
    This paper, paid to calculate and develop an equation to determine the amount of the natural gas leakage, from a small hole located on the surface of the buried gas pipe lines. The studied case designed and meshed by Gambit software and then numerical solution is done by using Fluent software. The pipe is located in the town border distribution pipelines, flow is turbulent and soil considered as a porous zone. The results indicate that at the small hole diameters, discharge speed reaches the sound speed and at the so-called, choking occurs in the flow. Also after permeation of natural gas into the soil, and hitting the soil particles and the air moving through soil, a pair of vortex is created inside the soil. Volumetric flow rate of leaked gas has a second order and linear relation with hole diameter and pressure of initial point. Finally, its paid to develop an equation to calculate the amount of leaked gas.
    Keywords: Natural gas, the amount of leakage, buried pipe, Numerical simulation, Fluent}
  • محمود فرزانه گرد، میثم سعدی
    لوله گردبادی دوجداره لوله گردبادی معمولی است که اجازه عبور دوباره جریان از روی لوله گرم را می دهد و برای اولین بار در این مقاله معرفی می شود. جریان در این طرح جدید، پس از عبور از شیر مخروطی اجازه پیدا نمی کند تا از خروجی گرم خارج شود، بلکه مجددا از روی لوله گرم می گذرد و اتلاف حرارتی لوله گرم را افزایش می دهد. برای بررسی میزان جدایش دمایی که بوسیله لوله گردبادی دو جداره اتفاق می افتد، عملکرد این لوله گردبادی بصورت تجربی آزمایش و با عملکرد لوله گردبادی معمولی مقایسه شده است. آزمایش برای فشار ثابت 4 بار، با گاز طبیعی انجام می شود. نسبت طول لوله به قطر لوله گرم در هر دو نمونه لوله گردبادی 10 می باشد. قطر اریفیس سرد هر دو ژنراتور 4/6 میلیمتر است. مشاهده گردید عبور مجدد جریان از روی لوله گرم در لوله گردبادی دو جداره، بازده سرمایشی لوله گردبادی معمولی را 24% در نقطه حداکثر اختلاف دمای سرد بهبود بخشیده است. کسر جرمی سرد که در آن حداقل دمای سرد در لوله گردبادی دو جداره اتفاق می افتد کمتر از مقدار مربوط به لوله گردبادی معمولی می باشد.
    کلید واژگان: لوله گردبادی دو جداره, ژنراتور, بازده سرمایشی, ضریب عملکرد گرمایی, کسر جرمی بهینه سرد}
    Mahmood Farzaneh Gord, Meisam Sadi
    Annular vortex tube is a vortex tube which allows the hot flow pass again over the hot tube. It is introduced for first time in this work. Hot Flow is not allowed to exit after passing conic valve in annular vortex tube, but it is redirected over hot tube. This back flow absorbs heat from outer wall of hot tube. To study temperature separation which occurs in an annular vortex tube; the performance of this type of vortex tube has been experimentally tested and compared with the performance of a typical vortex tube. Inlet test pressure is 4 bars and natural gas is being used as working fluid. For both type of vortex tubes, ratio of length to diameter of tube is 10. Cold orifice diameter of vortex generator is set to 6.4 mm. It was observed that redirecting hot flow over the hot tube in annular vortex tube improves cooling efficiency up to 24% respect to a typical vortex tube at the maximum temperature difference. The results show that cold mass fraction in which the coldest temperature occurs is lower for annular vortex tube comparing with a typical vortex tube.
    Keywords: Annular vortex tube, generator, cooling efficiency, heating coefficient of performance, optimum cold mass fraction}
  • مسعود مهدیزاده رخی، مهدی دیمی دشت بیاض، محمود فرزانه گرد، محمد عباسی
    فرآیند سوخت گیری CNG در ایستگاه های سوخت گیری سریع صورت می پذیرد که در این ایستگاه ها، گاز با فشارهای مختلف در 3 ردیف مخزن، که به مخازن ذخیره آبشاری مشهور است نگهداری می شود. مدلسازی دقیق فرآیند سوخت گیری در این ایستگاه ها می تواند کمک شایانی در استفاده از این سوخت به همراه داشته باشد. از اینرو، در این تحقیق با بررسی قوانین اول و دوم ترمودینامیک، مولفه های موثر در فرآیند پر شدن مخزن خودرو بررسی خواهد شد. با بررسی این قوانین، می توان تاثیر شرایط ترمودینامیکی مخازن ذخیره، اعم از دما و فشار را بر پارامترهای مختلف سوخت گیری، اعم از جرم و دمای نهایی سوخت، زمان سوخت گیری و همچنین تولید انتروپی بررسی نمود. همچنین برای بررسی تاثیر ترکیبات متفاوت گاز طبیعی بر فرآیند سوخت گیری CNG از استاندارد AGA8 استفاده شده است که با استفاده از آن می توان ضریب تراکم پذیری گاز طبیعی را بر حسب ترکیبات مختلف محاسبه نمود. نتایج نشان می دهد که ترکیب گاز طبیعی، تاثیر بسزایی بر فرآیند سوخت گیری و پارامترهای مهم آن دارد. همچنین با محاسبه انتروپی تولیدی، می توان به فشارهای بهینه برای مخازن میانی (مخازن فشار پایین و فشار متوسط) با هدف کاهش مصرف انرژی کمپرسورها دست یافت
    کلید واژگان: گاز طبیعی فشرده (CNG), مخزن خودرو, ایستگاه CNG سریع, مخازن ذخیره آبشاری, آنالیز ترمودینامیکی}
    At a Compressed Natural Gas (CNG) filling station، natural gas is stored in the high pressure reservoirs. The pressures within these reservoirs have huge effects on fast filling process of a natural gas vehicle’s (NGV) cylinder and the difficulties associated with the filling process. The accurate modeling of the fast-fill process is a complex procedure which should be thoroughly studied to optimize the filling process. Here، a theoretical analysis has been developed to study the effects of various parameters on the CNG filling process and the conditions. The analysis is based on the first and second laws of thermodynamics، conservation of mass and the AGA8 equation of state. The required properties of natural gas mixtures have been calculated making use of the AGA8 equation of state (EOS) and thermodynamics relationships. It is found that، the composition of natural gas is very effective on the CNG filling process and final in-cylinder values. For various Iranian natural gas compositions، the optimized filling stations'' reservoirs pressure has been found.
    Keywords: Compressed natural gas, CNG cylinder, Fast, filling process, Cascade Reservoirs, Thermodynamic analysis}
  • محمود فرزانه گرد، حمیدرضا رهبری
    یکی از پارامترهای مهم در خودروها، مسافت طی شده برای هر بار سوخت گیری یا میزان پیمایش خودرو بعد از هر بار سوخت گیری می باشد. میزان پیمایش خودروهای گازسوز بعد از هر بار سوخت گیری یکی از موانع مهم در توسعه و گسترش این خودروها می باشد. جرم گاز طبیعی ذخیره شده در مخزن خودرو و ارزش حرارتی گاز طبیعی، بیشترین تاثیر را بر میزان پیمایش خودروهای گازسوز دارند. شرایط ترمودینامیکی گاز طبیعی ذخیره شده در مخزن خودرو در حین فرآیند سوخت گیری و ترکیب گاز طبیعی از تاثیرگذارترین عوامل بر روی جرم و ارزش حرارتی گاز طبیعی بوده و بنابراین بیشترین تاثیر را بر روی میزان پیمایش خودروهای گازسوز دارند. منظور از شرایط ترمودینامیکی گاز طبیعی، فشار و دمای نهایی گاز طبیعی ذخیره شده در مخزن خودرو بعد از فرآیند سوخت گیری می باشد. در این مقاله تاثیر شرایط ترمودینامیکی گاز طبیعی و ترکیب گاز بر روی میزان پیمایش خودروهای گازسوز، بررسی گردیده است. برای بررسی تاثیر شرایط ترمودینامکی گاز طبیعی بر روی میزان پیمایش خودرو، از مدل AGA8 که توسط استانداردAGA “American Gas Association” ارائه گردیده است، استفاده شده است. برای بررسی تاثیر ارزش حرارتی گاز طبیعی ذخیره شده در مخزن خودرو بر روی میزان پیمایش، از استاندارد ISO 6976 استفاده شده است. محاسبات با توجه به نمودار تجربی عملکرد موتور احتراق داخلی پایه گاز سوز EF7، موتور توسعه داده شده توسط شرکت ایران خودرو، و برای گاز طبیعی مناطق مختلف ایران انجام شده است. نتایج نشان میدهد، با افزایش فشار و کاهش دمای گاز طبیعی، میزان پیمایش خودرو افزایش پیدا می کند. همچنین با استفاده از گازهای طبیعی با درصد متان کمتر، میزان پیمایش بیشتری برای خودرو حاصل می شود.
    کلید واژگان: گاز طبیعی, میزان پیمایش خودرو, شرایط ترمودینامیکی گاز طبیعی, دمای نهایی, فشار نهایی, ترکیب گاز طبیعی}
  • محمود فرزانه گرد، مهدی دیمی دشت بیاض
    یکی از موانع توسعه خودروهای گازسوز، حداکثر میزان پیمایش خودرو با یک بار سوخت گیری در نظر گرفته می شود و مهمترین عامل بر این پیمایش، میزان جرم محبوس شده در یک مخزن CNG بعد از سوخت گیری می باشد. در این مقاله به بررسی تاثیر ترکیب گاز مناطق مختلف ایران بر میزان جرم گاز محبوس در مخازن CNG خودروها پرداخته شده است. برای تحقق این منظور در ابتدا با استفاده از روش AGA8 به محاسبه ضریب تراکم پذیری گاز طبیعی مناطق مختلف ایران پرداخته می شود. در ادامه با استفاده از معادله حالت یک گاز واقعی به محاسبه چگالی نسبی هر یک از ترکیبات مختلف گاز طبیعی موجود در ایران پرداخته خواهد می شود. در نهایت با توجه به حجم مخازن CNG خودروها «که در این مقاله 70 لیتر فرض شده است» جرم محبوس هر یک از ترکیبات گاز محاسبه می گردد. لازم به ذکر است که استفاده از روش AGA8 که توسط استاندارد AGA“American Gas Association” ارائه شده معتبرترین روش در محاسبه ضریب تراکم پذیری می باشد. در این روش خواص گاز طبیعی با توجه به میزان درصد کسر مولی هر کدام از اجزای تشکیل دهنده آن محاسبه می شود.
    در نهایت با محاسبه دقیق چگالی گازهای استخراج شده از حوزه متفاوت گازی ایران، اثر تغییرات در ترکیب گاز طبیعی و تغییرات در دما و فشار گاز بر روی میزان جرم ذخیره شده در مخازن گاز CNG بعد از هر سوختگیری بررسی شده است.
    کلید واژگان: گاز طبیعی, ضریب تراکم پذیری Z, تاثیر ترکیب گاز, جرم گاز مخزن CNG}
  • محمود فرزانه گرد*
    پیش چرخش اغلب در سیستم های خنک کاری داخلی توربین های گازی برای کاهش دمای نسبی هوای خنک کننده نسبت به پره های چرخنده توربین استفاده می شود. در سیستم «انتقال مستقیم» هوا فاصله محوری بین نازل های پیش– چرخش روی دیسک ثابت و حفره های هوای خنک کن پره ها قرار گرفته روی دیسک چرخان را به طور مستقیم طی می کند. در این مقاله، اثر شرایط جریان ورودی و سرعت دورانی روی جریان سیال و انتقال حرارت درون چنین محفظه ای بررسی شده است. در این بررسی، از یک مدل ساده شده عددی برای جریان تراکم ناپذیر و پایدار آشفته استفاده شده است. مدل ذکر شده بر پایه یک برنامه رایانه ای توسعه داده شده توسط نویسنده است. نتایج عددی حاصل برای سرعت مماسی و عدد ناسلت با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند. نتایج عددی نشان دهنده اتلافی چشم گیر در اثر اختلاط در ورودی است. این اتلاف باعث کاهش ضریب پیش-چرخش موثر در ورودی می شود. تغییرات مقادیر عددی سرعت مماسی بین شعاع ورودی وخروجی نشان رفتار جریان ورتکس آزاد است. معمولا مقادیر تجربی و عددی مولفه های سرعت هم خوانی خوبی را نشان می دهند. در ضمن، مقادیر تجربی رفتار جریان ورتکس آزاد را با شدت کمتری نشان می دهند. همچنین، مقادیر تجربی و عددی برای عدد ناسلت هم خوانی کمتری را نشان می دهند، هر چند نتایج عددی و تجربی رفتار یکسانی را در اثر تغییرات ضرایب موثر جریان نشان می دهند.
    کلید واژگان: توربین های گازی, سیستم خنک کاری, سیستم های پیش, چرخش روتر و استاتور, سیستم های پیش, چرخش انتقال مستقیم}
    M. Farzane, Gord*
    Pre-swirl is often used in the internal cooling-air systems of gas turbines to reduce the temperature of the cooling air relative to the rotating turbine blades. In a "direct-transfer" system, the air passes axially across the wheel-space from stationary pre-swirl nozzles to receiver holes in the rotating turbine disc. This paper investigates the effects of inlet flow conditions and rotational speed on the flow and the heat transfer in such system, using a simplified computational model for three-dimensional steady, incompressible turbulent flow based on an in-house solver developed by the author. The computed results are compared with measurements of tangential velocity and Nusselt number and show that there are significant mixing losses near the inlet nozzles, resulting in a reduced “effective” pre-swirl ratio at inlet. The computed tangential velocity distributions suggest free-vortex-type behaviour for the flow between the pre-swirl nozzle radius and that of the receiver holes. There is mainly good agreements between the computed and the measured velocities, although the measured values are generally lower than the computed ones and follow free-vortex behaviour less closely. There is less agreements between the computed and the measured values of Nusselt number, although the correct trends are obtained for the effects of the main flow parameters.
    Keywords: Gas Turbine, Cooling Systems, Pre, swirl Rotor, Stator System, Direct Transfer Pre, swirl System}
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال