فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال هشتم شماره 3 (پیاپی 29، پاییز 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/07/15
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علیرضا صداقتی * صفحات 2-13
    رویکردهای افزایشی و نهایی دو رویکرد متفاوت در قیمت گذاری شبکه های انتقال و توزیع انرژی است. تفاوت اصلی این دو روش در نحوه محاسبه هزینه استفاده از شبکه است. در رویکرد اول از شبیه سازی و در دومی از روش های تحلیل حساسیت برای تعیین هزینه استفاده می شود. در این مقاله یک روش نوین با رویکرد نهایی بر مبنای روش های تحلیلی که بتواند اثر هزینه های بلند مدت را نسبت به تزریق توان در باس ها نشان دهد معرفی می گردد. تحلیل حساسیت شامل سه مشتق جزئی 1) حساسیت پخش توان خطوط شبکه در اثر افزایش تزریق توان در باس ها، 2) حساسیت زمان توسعه شبکه بر حسب تغییر توان خطوط شبکه و 3) حساسیت ارزش فعلی تقویت شبکه بر حسب زمان توسعه شبکه است. یک شبکه توزیع عملی که قسمتی از شبکه انتقال است برای نشان دادن اصول تئوری و عملی روش پیشنهادی مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج رویکرد های افزایشی و نهایی در شرایط مختلف سیستم مقایسه می شوند. نتایج نشان می دهند که قیمت های به دست آمده از روش پیشنهادی نه تنها هزینه های توسعه آینده شبکه را در بر می گیرد بلکه به فاصله بین تولید و مصرف نیز بستگی دارد. همچنین روش پیشنهادی عواملی که در تعرفه های شبکه تاثیر گذار هستند را نشان خواهد داد.
    کلیدواژگان: قیمت گذاری شبکه، بازار برق، نرخ رشد بار، رویکرد نهایی بلند مدت (LRMC)، رویکرد افزایشی بلند مدت (LRIC)، جبران کمبود درآمد شبکه انتقال
  • زانا مظفری، پروفسور محمد علی متفکر آزاد * صفحات 14-27
    هدف این مطالعه بررسی مصرف برق در افق سیکل های تجاری تولیدات صنعتی ایران طی دوره 1346-1392 می باشد. در این مقاله ابتدا وجود هم انباشتگی بین مصرف برق بخش های مختلف و تولیدات صنعتی با استفاده از روش ARDL بررسی گردیده است و سپس با توجه به وجود رابطه هم انباشتگی بین متغیرها، رابطه علیت بین مصرف برق و تولیدات صنعتی بررسی شد، که نتایج بیانگر وجود رابطه علیت دو طرفه بین مصرف برق و تولیدات صنعتی می باشد. در مرحله بعدی با استفاده از فیلتر هدریک – پرسکات (HP) اجزای سیکلی و روندی تولیدات صنعت و مصرف برق ازهم جدا شد. بررسی رابطه علیت بین روند و اجزای سیکلی متغیرها نشان دهنده وجود علیت بلندمدت می باشد. نتایج نشان داد که سال 1390 اوج و سال 1392 حضیض ارزش افزوده بخش صنعت بوده است، با وجود دوره های رکود شدیدی که در بخش صنعت بوده، دراین دوره ها مصرف برق کاهش متناسب با آن نداشته است. حتی در برخی از دوره های رکود، مصرف برق افزایش یافته است که این خود می تواند تاییدی بر عدم توجه بنگاه های صنعتی به هزینه حامل های انرژی به ویژه برق در تولید، به دلیل پایین بودن قیمت آن تا قبل از اجرای قانون هدفمندی یارانه ها باشد. اما با اجرای قانون هدفمندی یارانه ها مصرف برق بخش صنعت و سایر بخش ها واکنش نشان داده اند و از مصرف برق خود کاسته اند که می تواند نشان دهنده موفقیت اجرای قانون هدفمندی یارانه ها در بعد بهینه سازی مصرف برق درجهت ارتقای بهره وری آن باشد.
    کلیدواژگان: سیکل های تجاری، مصرف برق، صنعت، هودریک – پرسکات، علیت گرنجر
  • حامد مرتضوی بنی، افشین احمدی ندوشن *، مرتضی بیاره صفحات 28-39
    معمولا در سیکل های تبرید تراکمی از مبدل حرارتی مایع مکش بعد از کندانسور و قبل از شیر انبساط استفاده می شود. در این پژوهش با استفاده از مبدل بازیاب حرارتی بعد از کمپرسور و قبل از کندانسور سعی در بررسی تاثیر استفاده از مبدل حرارتی در این روش شده است. بدین منظور، سیکل تبرید تراکمی بخار با مبدل حرارتی مایع مکش و مبدل بازیاب حرارتی و با استفاده از مبردهای تترافلوئورواتان، تترافلوئوروپروپیلن-3،3،3،1 تترافلوئوروپروپیلن-3،3،3،2 و مبرد ایزوتروپ پنتافلوئورواتان/تری فلوئورواتان، از لحاظ ترمودینامیکی، انتقال حرارت و اقتصادی تحلیل شده است. سیکل تبرید تراکمی شبیه سازی شده دارای ظرفیت پایین است و مبدل های حرارتی کندانسور و اواپراتور مانند سیکل تبرید یخچال های خانگی از نوع هوا خنک با جابجایی طبیعی هوا در نظر گرفته شده است. نتایج نشان دادند که با استفاده از مبدل بازیاب حرارت در سیکل تبرید تراکمی، شاهد کاهش محسوسی در سطوح کل مورد نیاز مبدل های حرارتی موجود در سیکل برای انتقال حرارت و همچنین کاهش در هزینه کل سیکل تبرید هستیم. همچنین مبرد تترافلوئوروپروپیلن-3،3،3،2 دارای بیشترین کاهش در مساحت کل مورد نیاز مبدل های حرارتی و هزینه کل سیستم است و برای استفاده در سیکل های تبرید تراکمی به جای مبرد تترافلوئورواتان توصیه می شود.
    کلیدواژگان: سیکل تبرید تراکمی بخار، اگزرژی، انتقال حرارت، آنالیز اقتصادی، مبدل بازیاب حرارت
  • کورش گودرزی *، مهندس سهام سالاری صفحات 40-49
    در این پژوهش، اثر استفاده از توربولاتورها به عنوان یک روش غیرفعال افزایش انتقال حرارت، بر روی عملکرد گرمکن ایستگاه تقلیل فشار بخش مختار شهر یاسوج مورد بررسی قرار گرفته است. جهت تحلیل کارایی و تاثیر توربولاتورها بر عملکرد گرمکن، جریان پایا و تراکم ناپذیر گاز با استفاده از نرم افزار انسیس سی اف ایکس 5/14 شبیه سازی شده است. مدل توربولانسی تنش برشی انتقالی، برای مدل کردن رژیم جریان مغشوش کنار دیواره بکار رفته است. همچنین، با استفاده از نتایج شبیه سازی، پارامترهای عملکردی مهم مانند ضریب اصطکاک، عدد ناسلت و ضریب عملکرد حرارتی محاسبه شده و نیز، درون لوله ای فنری، به عنوان یکی از انواع توربولاتورها بکار رفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که توربولاتور فنری با قطر مفتول 10 میلی متر در حالت گرمکن با لوله بیضوی و نسبت قطر 95/0، بهترین عملکرد را دارد.
    کلیدواژگان: ایستگاه تقلیل فشار گاز، گرمکن، عملکرد حرارتی، توربولاتور
  • علی سعیدی *، رضا جلالی مهرآباد صفحات 50-61
    تابش پایین شعله آبی رنگ متان به چالشی در اکثر صنایع تبدیل شده است. حضور دوده و ذرات کربن در ترکیب گاز متان، موجب افزایش سطح درخشندگی و تابش حرارتی شعله آن می شود. اما اثر این افزودنی بر تولید آلاینده ها و همچنین روند واکنشی احتراق متان موضوعی است که کمتر به آن توجه شده است. دراین بین یکی از مولفه های مهم در اثرپذیری این افزودنی اندازه ذرات کربن است؛ لذا در تحقیق حاضر در یک نگاه سینتیکی و با استفاده از روش EPM و مکانیزم GRI30، اثر افزودن ذرات بزرگ و ریز کربن به احتراق متان موردمطالعه قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد افزودن ذرات ریز کربن به احتراق متان، با افزایش سطح واکنشی مکانیزم احتراق باعث افزایش دمای آدیاباتیک شعله و رشد کسر مولی آلاینده های احتراق می شود. اما ذرات بزرگ کربن پس از تجزیه حرارتی در ناحیه پیش گرم، فعال شده و در واکنش ها شرکت می کنند؛ لذا افزایش دما و افزایش کسر مولی گونه های احتراق در مقایسه باحالت افزودن ذرات ریز کربن بسیار ناچیز است. همچنین نسبت هم ارزی بر رفتار دمای واکنش با افزودن دوده موثر بوده و برای ذرات ریز در همه نسبت‏های هم ارزی افزایش دما مشاهده می‏شود.
    کلیدواژگان: احتراق، سینتیک شیمیایی، ابعاد ذرات، متان، دوده
  • محسن پیرمحمدی *، علی خواجه حسینی صفحات 62-69
    توربین های انبساطی ماشین های دواری هستند که موجب باز یافت انرژی از طریق انبساط گاز یا بخار و تبدیل آن به انرژی الکتریکی می شوند. در گذشته کاربرد دستگاه های فوق در ایستگاه های تقلیل فشار نیروگاه ها و شهرهای بزرگ بود. با گسترش دانش امکان استفاده از توربین انبساطی در بقیه صنایع ازجمله چاه های تولید گاز میسر گردید. در این تحقیق ابتدا به بررسی وضعیت چاه های سکو گازی پرداخته سپس فرآیند مربوطه را در نرم افزار hysys شبیه سازی می شود. با توجه به محاسبات صورت گرفته در نرم افزار مشاهده می شود که استفاده از 3 عدد توربین انبساطی بامجموع توان تولیدی 12000 کیلووات امکان پذیر می باشد، سپس تحلیل اقتصادی صورت گرفته و نتایج محاسبات نشان داد که دوره بازگشت سرمایه حدود 7 سال خواهد بود.
    کلیدواژگان: توربین انبساطی، سکو های تولید گازونفت، شبیه سازی نرم افزار HYSYS، تحلیل فنی واقتصادی
  • مهندس میثم محمدی *، مظفر علی مهرابیان، افراسیاب رئیسی صفحات 70-81
    فناوری های تبدیل انرژی حالت جامد مانند سرماسازی و تولید توان ترموالکتریک نیازمند موادی است که دارای رسانایی حرارتی پایین و در عین حال رسانایی الکتریکی و ضریب سیبک بالا باشند. با اینکه نیمه رساناها بهترین مواد ترموالکتریک هستند ولی در نیمه رساناهای معمولی به ندرت این ویژگی ها یافت می شود. نانوساختارها از قبیل ابرشبکه ها، تارهای کوانتومی و نقطه های کوانتومی روش های جدیدی را برای بهبود بازده تبدیل انرژی حالت جامد از طریق مهندسی انتقال الکترون و فونون فراهم می کنند. در این تحقیق یک ابر شبکه ی نیمه رسانا متشکل از نانولایه های متناوب سیلیکون و ژرمانیوم بررسی شده است. انتقال حرارت رسانایی در این نانو ساختار با توجه به اثرات مقیاس نانو، از قانون فوریه پیروی نمی کند. معادله ی انتقال تشعشعی فونونها به صورت عددی حل شده است و در نهایت کاهش ضریب رسانایی حرارتی نسبت به ساختار مشابه با ابعاد معمولی نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد که با ثابت نگه داشتن نسبت ضخامت لایه ها، هر چه ضخامت لایه ها در ابرشبکه کوچک تر شود، پرش دما در فصول مشترک بیشتر شده و در نتیجه ضریب رسانایی حرارتی موثر کاهش بیشتری می یابد که در نهایت به بهبود خواص ترموالکتریک می انجامد. نتایج نشان میدهد که ضریب رسانایی حرارتی موثر تابعی از دانسیته ی مرزهای مشترک بر واحد طول ابرشبکه می باشد.
    کلیدواژگان: تبدیل انرژی حالت جامد، انتقال حرارت، نانوساختارها، ترموالکتریک، ابرشبکه ها، معادله انتقال تشعشعی فونونها
|
  • Alireza Sedaghati * Pages 2-13
    Abstract : The long run incremental and marginal pricing are two different approaches for pricing of transmission and distribution networks usage. The main difference between these two methods is how to calculate the cost of using the network. In the first approach simulations are used, and in the latter, sensitivity analysis methods are used to determine the cost. In this paper, a novel analytical method based on long run marginal pricing with a new sensitivity analysis is presented that can show the effect of power injections on the buses over the long-term costs of the network reinforcement. Sensitivity analysis consists of three partial derivatives including 1) the sensitivity of network power flow due to increased power injection at the bus, 2) the sensitivity of the network reinforcement time according to the power lines change, and 3) the sensitivity of the present value of future reinforcement with respect to changes in time to reinforce. A practical distribution network, which is part of the transmission network, is used to illustrate the theoretical and practical principles of the proposed method. The results of the incremental and marginal approaches are compared in different system conditions. The results show that the proposed method can produce forward-looking charges that reflect the extent of network utilization level, as well as the distance between generation and consumption. The proposed method will also illustrate the factors that affect network tariffs.
    Keywords: network pricing, power market, load growth rate, long run marginal cost, long run incremental cost, revenue reconciliation
  • Zana Mozaffari , Mohammad ali Motafakker azad Prof * Pages 14-27
     The purpose of this study is to evaluate Electricity consumption over the business cycles of industrial production of Iran during 1967- 2013. In this paper, the existence of co-integration between electricity consumption and industrial production is checked using ARDL approach and causal relationship between electricity consumption and industrial production is investigated. The results indicate a dual causality between electricity consumption and industrial production. Moreover trend cycle component of industrial production and power consumption is separated using Hedrick - Prescott (HP) filter. Assessment of the causality between components of trend variable and cycle variable shows a long-term relationship. Results indicated that in 2011 the industrial sector has the highest and in 2013, the lowest value-added. Despite of periods of sharp downturn in the industrial sector, during this periods, the power consumption is not reduced accordingly. Even in some periods electricity consumption was high, and it could be due to low price levels and corporation not paying enough attention to the energy costs in production. But after the approval of law of optimization of subsides, some industrial sectors reduced their electricity consumption.
    Keywords: business cycles, consumption of electricity, industry, HP filter, Granger causality.
  • H. Mortazavi, A. Ahmadi * Pages 28-39
    Usually it is common to use the internal heat exchanger subcooler-superheater after the condenser and before the expansion valve in the compression refrigeration cycles. In this study, the effect of the heat exchanger is evaluated by using recovery heat exchanger after the compressor and before the condenser. For this purpose, the vapor compression refrigeration cycle with conventional heat exchanger and recovery heat exchanger by using R134a, R1234ze, R1234yf and isotropic R507A as refrigerants is studied by thermodynamic, heat transfer and economic analysis. The low capacity compression refrigeration cycle is simulated and the condenser and the evaporator heat exchangers is considered air-cooled by natural convection of air such as household refrigerators. The results showed that by using the recovery heat exchanger in the compression refrigeration cycle a significant reduction occurred in the total amount of heat exchangers area and the total cost function in the cycle. Also R1234yf has the highest decrease in the total heat exchangers area required in the cycle and greatest reduction in the total system cost and it is recommended to use in compression refrigeration cycles instead of R134a as refrigerant.
    Keywords: Vapor compression refrigeration cycle, exergy, heat transfer, economic analysis, recovery heat exchanger
  • K. Gudarzi *, S. Salari Pages 40-49
     In this study, the effects of turbulators as a passive method for heat transfer increment on performance of the heater of Mokhtar City gate station of Yasouj City has been evaluated. To analyze the performance and the effects of turbulators on the efficiency of heaters, steady state and incompressible flow of gas were simulated through ANSYS CFX 14.5. Turbulence model of shear stress transport (SST) has been used for modeling turbulated flow regime besides the wall. Also, by using simulation results, the important performance parameters such as friction factor, Nusselt number, and thermal performance factor were calculated. Furthermore, wire coil tube insert was used as a common turbulator. The results show that wire coil turbulator with a diameter of 10 mm in heaters with elliptical tubes and diameter ratio of 0.95 have the best performance.
    Keywords: gas pressure regulating station, Heater, Thermal performance, Turbulator.
  • Ali Saeedi Dr * Pages 50-61
    Low radiation intensity heat transfer from methane blue flame becomes a challenge in the industry. The addition of soot into the flame can enhance the radiation. But the effect of adding soot on chain reaction of methane combustion and NO & CO emission has not been reviewed. In between, one of the most important factor is the size of the fine particles. So, the chemical kinetics study of adding soot and effect of particles size on of methane combustion was studied by EPM method and GRI3.0 mechanism. The results indicated that adding the fine particle leads to increase in adiabatic temperature and NO and CO pollutants. But large particle vaporize first in preheat zone and their effects are lower than fine particles. Also, equivalence ratio is an effective parameter on temperature variation caused by soot addition and very fine soot particles bring increase in temperature for all equivalence ratios.
    Keywords: Combustion, chemical kinetics, methane, soot
  • Mohsen Pirmohammadi * Pages 62-69
    Turbo expanders are rotary machine that recover energy by expanding of gas or steam and transfer it to electrical energy. Before application of these machines were in reducing pressure stations of power plants and big cities. By developing knowledge the possibility usage of turbo-expanders in other industries such as gas well is available. At first the conditions of gas well are studied then related process is simulated with HYSYS software. Regarding to software calculations it is observed that it is possible to use 3 turbo-expanders with power generation totally 12000 kw and then economic analysis is performed and results show the payback period is around seven years.
    Keywords: Turbo-expander, Gas, Oil Platforms, HYSYS Simulation, Technical, Economic Analysis
  • Meysam Mohamadi Eng. *, Mozaffar Ali Mehrabian Dr., Afrasiab Raisi Dr. Pages 70-81
    solid-state energy conversion technologies such as thermoelectric refrigeration and power generation require materials with low thermal conductivity but high electrical conductivity and Seebeck coefficient. Although semiconductors are the best thermoelectric materials, they rarely have the mentioned properties. Nanostructures such as superlattices, quantum wires and quantum dots provide novel methods to improve the solid-state energy conversion efficiency through electron and phonon transport engineering. In this work a semiconducting superlattice has been studied consisting of periodic nano layers of sillicon and germanium. Due to nano scale effects, conductive heat transfer does not satisfy Fourier's law of thermal conduction. The equation of phonon radiative transfer has been solved numerically. The results show that the thermal conductivity of the nano structure is much lower than the macro suructures with the same aspect ratio. It is also noticed that with constant ratio of layers thickness, more reduction in layers thickness causes more temperature jump at interfaces and consequently more reduction in effective thermal conductivity that finally improves the thermoelectric properties. The results show that the effective thermal conductivity depends on the density of interfaces per unit length.
    Keywords: Solid-State Energy Conversion, Heat Transfer, Nanostructures, Thermoelectrics, Superlattices, Equation of Phonon Radiative Transfer