فهرست مطالب

  • سال دهم شماره 1 (پیاپی 35، بهار 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/01/13
  • تعداد عناوین: 10
|
  • میثم یحیی زاده*، معظمه صادقی، حسن فاتحی مرج، سید میلاد بابایی، محمدعلی افتخاری صفحات 2-15

    اساس کار سیستم های فتوولتاییک، تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی است؛ ازاین رو، حداکثر کارایی سیستم های فتوولتاییک با قرار گرفتن سیستم با زاویه عمود نسبت به خورشید حاصل می شود و برای رسیدن به حداکثر توان و کارایی سلول فتوولتاییک، ردیابی موقعیت خورشید با دقت بسیار، اهمیت ویژه ای دارد. در این مقاله، ردیاب دومحوره چرخان- خطی جدیدی طراحی و ساخته شده است که در مقابل اثرات محیطی مقاوم بوده و انرژی مصرفی موتورها را به حداقل می رساند. در ضمن به منظور ردیابی سریع تر و صرفه جویی بیشتر انرژی مصرفی، پارامترهای کنترل کننده با الگوریتم رقابت استعماری بهینه شده است. بهینه سازی پارامترهای کنترل سیستم برای هر دو حالت یک محوره و دومحوره موجب بهره وری بیشتر آن شده، به طوری که علاوه بر کاهش فراجهش و زمان نشست، انرژی مصرفی موتورها نیز کاهش یافته است. همچنین به منظور نشان دادن کارایی و بهبود عملکرد سیستم، مقایسه ای بین سرعت ردیابی و انرژی مصرفی موتورها با الگوریتم های ژنتیک، زنبور عسل، الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات آشوبی و الگوریتم رقابت استعماری صورت گرفته است. نتایج حاکی از آن است که الگوریتم رقابت استعماری عملکرد بهتری نسبت به سایر الگوریتم ها و روش ها داشته است.

    کلیدواژگان: سیستم فتوولتائیک، ردیاب خورشیدی، الگوریتم رقابت استعماری، الگوریتم های بهینه سازی
  • شهین مهدیون راد، محمدرضا عزیزیان*، محمد هجری صفحات 16-31

    در این مقاله یک روش برای حذف توام فیلتر پایین گذر و شیفت هنده فاز برای کموتاسیون بدون حسگر موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک ارایه شده است. ابتدا یک مدل تحلیلی برای موتور ارایه شده و ریپل های ناشی از کموتاسیون جریان به صورت تفصیلی بررسی شده است. با آشکارسازی نقاط گذر از صفر ولتاژهای فیلترنشده ترمینال های موتور نسبت به زمین و نیز نسبت به ترمینال مثبت لینک DC و با استفاده از یک سری عملیات منطقی پیشنهادی، سیگنال های کنترل گیت های اینورتر استخراج می شوند. به دلیل عدم استفاده از فیلتر پایین گذر، نقاط کموتاسیون آشکار شده فاقد تاخیر فاز نسبت به نقاط کموتاسیون واقعی هستند و لذا روش پیشنهادی در گستره سرعت وسیع تری کارایی مناسب دارد. به علاوه با کاهش خطای تخمین موقعیت توسط روش پیشنهادی، بازده موتور افزایش می یاید. با این روش به مدار شیفت دهنده فاز نیازی نیست که این امر موجب کاهش هزینه سیستم می شود. نتایج شبیه سازی و اجرای زمان-حقیقی کارایی روش پیشنهادی را نشان می دهند.

    کلیدواژگان: موتور جریان مستقیم بدون جاروبک، کموتاسیون بدون حسگر، موقعیت روتور، بدون فیلتر، شیفت دهنده فاز
  • ابوالفضل حلوایی نیاسر*، حسین نیکخواه، فریبرز عشرت آبادی صفحات 32-45

    کولرهای آبی به عنوان یکی از کم بازده ترین و پرتعدادترین مصرف کنند گان توان الکتریکی در مناطق وسیعی از ایران مورد استفاده قرار می گیرند. توجه اخیر سازمان های ذی ربط دولتی به اصلاح این مصرف کننده با اصلاح طراحی موتور و یا جایگزینی موتور تک فاز آن با موتورهای با بازده بالاتر نظیر موتور براشلس است. روش کنترلی موتور براشلس مورد استفاده در این کاربرد، اغلب بر مبنای تنظیم سرعت و کار در سرعت یا سرعت های ثابت (مثلا دو سرعت تند و کند) است. اما بررسی های آزمایشگاهی نشان می دهد که با توجه به ماهیت خاص بار کولری و مشخصه دبی فن کولر، مقدار هوادهی فقط به سرعت فن وابسته نیست. کولرهای تجاری برای طول مشخصی از کانال طراحی می شوند و در آن طول، دبی نامی خود را تحویل می دهند. افزایش طول کانال کولر توسط مصرف کننده می تواند سبب کاهش دبی هوا شود و عملا به رغم صرف هزینه، هوادهی مطلوبی حاصل نشود. برای اصلاح این مشکل، در این مقاله روشی جدید برای ایجاد ثبات بیشتر دبی هوا پیشنهاد می شود. برای این منظور به جای استفاده از رویکرد سرعت ثابت، موتور در حالت توان ثابت کنترل می شود. در این مقاله، جزییات به کارگیری موتور براشلس در کاربرد کولر آبی، به همراه نتایج تست یک موتور براشلس نیم اسب بخار (hp 5/0) ساخته شده توسط دستگاه دینامومتر ارایه و با نتایج تست موتور القایی تک فاز مقایسه می شود. در ادامه، یک کولر آبی m3/h 5000 مجهز به این موتور در آزمایشگاه مرجع تحت تست هوادهی قرار می گیرد. تست هوادهی هم در حالت سرعت ثابت و هم در حالت توان ثابت انجام می گیرد. نتایج حاصل در هر دو حالت، بیانگر برتری مطلق موتور براشلس بر موتور تک فاز در کاربرد کولری است و به کارگیری روش کنترلی توان ثابت عملکرد بهتری نسبت به حالت سرعت ثابت را برای کولر آبی رقم می زند.

    کلیدواژگان: بازده انرژی، درایو الکتریکی، صرفه جویی در مصرف انرژی، کولر آبی، کنترل توان، کنترل سرعت، موتور آهن ربا دائم بدون جاروبک (براشلس)
  • علیرضا کوثری، بهزاد وافری* صفحات 46-53

    رشد جمعیت و پیشرفت های صنعتی، مصرف سوخت های فسیلی و در نتیجه آلودگی هوا را افزایش داده است. از آنجایی که حمل ونقل جاده ای یکی از بخش های آلوده کننده هواست، لازم است که گازوییل با گاز طبیعی مایع شده (LNG) جایگزین شود. در حالت کلی، گاز طبیعی مایع شده به وسیله تانکرهای ویژه از محل تولید به جایگاه های پخش ارسال شده و در آنجا به مصرف می رسد. در این مطالعه، امکان سنجی ایجاد فرایند مایع سازی گاز طبیعی با استفاده از خط لوله سراسری گاز ایران بررسی شده است. روش مبرد-مخلوط تک مرحله ای (SMR) با یک سری تغییرات به عنوان فرایند مناسب برای تولید LNG انتخاب و شبیه سازی آن در نرم افزار Aspen HYSYS V8.6 انجام گرفته است. مشخصات دما، فشار، و ترکیب گاز خط لوله سراسری تولیدی در پالایشگاه های پارس جنوبی و ترکیب استاندارد در این شبیه سازی مورد استفاده قرار گرفته است. با مقایسه عملکرد فرایند پیشنهادی با فرایندهای مرسوم، امکان اجرای این واحدها با استفاده از گاز خط لوله سراسری مورد تایید قرار گرفت. نتایج شبیه سازی گویای این مطلب است که با استفاده از گاز مجتمع پارس جنوبی و با مصرف 156 تا 162 مگاوات انرژی می توان به ترتیب 1/62 تا 5/62 تن LNG در ساعت تولید کرد. در این محدوده عملیاتی حداکثر 3/89% خوراک گازی قابل تبدیل به LNG است. علاوه بر این، در واحد تبرید، میزان انرژی در محدوده 310 تا 350 کیلووات بر تن LNG تولیدی مورد نیاز است. این کارخانجات از لحاظ مکانی بهتر است در مجاورت خط لوله سراسری گاز و نزدیک شهرهای بزرگ ساخته شوند. با این روش، سوخت LNG مورد نیاز خودروهای سنگین دیزلی به راحتی تامین می شود.

    کلیدواژگان: سوخت فسیلی، گاز طبیعی مایع شده، فرایند مایع سازی، خط لوله گاز سراسری
  • احمد حسین نژاد، یداله سبوحی*، جلال الدین شایگان صفحات 54-71

    صنعت فولاد صنعتی به شدت انرژی بر و همچنین به شدت آب بر است. در ایران، تولیدکننده های بزرگ فولاد در مناطق گرم و خشک قرار گرفته اند که اهمیت بررسی یکپارچه آب و انرژی را بیش از پیش کرده است. در این تحقیق، مفهوم واترژی توسعه یافته ارایه و نمودار مرجع سیستم واترژی (WERS) برای صنعت فولاد ترسیم شده است. این مفهوم برای تحلیل ارتباط بین آب و انرژی در واحدهای مختلف فولاد استفاده شده و به عنوان مدل مفهومی برای تحلیل پیوند آب و انرژی به کار گرفته شده است. در ادامه، مدل ریاضی سیستم واترژی صنعت فولاد (WEMS-1) با استفاده از مدل ESM توسعه یافته است. ترکیب بهینه فناوری های سیستم بر اساس تابع بهینه سازی پارتو و با تابع هدف چندمعیاره کمینه هزینه کل ارزیابی شده است. برای اعتباربخشی، نتایج مدل برای وضعیت فعلی (BAU) نمونه مورد مطالعه (فولاد مبارکه اصفهان) با مقادیر طرح جامع فولاد کشور مقایسه شده است. سپس WEMS-1 با در نظر گرفتن رشد قیمت منابع آب و انرژی الکتریکی، برای ارزیابی تحول فناوری در فولاد مبارکه اجرا شده است. در سناریو بهینه با تحول فناوری و افزایش اندکی در مصرف انرژی الکتریکی، در کارخانه فولاد مبارکه اصفهان شاخص مصرف آب از m3/ton steel 78/6 فعلی (آب متعارف) به حدود m3/ton steel 5/5  مصرف آب نامتعارف در دوره انتهایی رسیده است.

    کلیدواژگان: سیستم مرجع واترژی، مدل سازی یکپارچه آب و انرژی، تخصیص بهینه منابع آب و انرژی، صنعت فولاد
  • حسن عسگری، رامین مهدی پور*، داود شفیعی صفحات 72-81

    در این مقاله، عملکرد سیستم ذخیره ساز سرما با مخزن یخ برای یک ساختمان اداری بررسی شده است. استراتژی مورد بررسی برای این سیستم، پر کردن مخزن ذخیره یخ به مدت 8 یا 16 ساعت در زمان غیرپیک مصرف برق بوده و در نهایت تخلیه مخزن ذخیره یخ برای تامین بار سرمایشی در ساعت کاری (یا پیک بار برودتی) در ساختمان است. ساختمان مورد بررسی ساختمان چهارطبقه همراه با زیرزمین و زیربنایی بالغ بر 3106 مترمربع است. در این مطالعه، عملکرد سیستم ذخیره ساز سرما در 6 شهر مختلف کشور ایران بررسی شده است. اثر این سیستم روی مصرف انرژی برای ذخیره و تخلیه مخزن ذخیره سرما بررسی شده است و در نهایت مقایسه ای روی مصرف برق چیلر در حالت بدون و با سیستم ذخیره سازی سرما شبیه سازی شده و اثر این موضوع بر ضریب عملکرد سیستم مورد محاسبه و مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که این سیستم در شهر بندرعباس در زمان پیک شبکه سراسری برق کشور، عملکرد بهتری دارد. نتایج نشان داد که در مناطق گرمسیر، این سیستم دارای تاثیر بیشتری روی پیک سایی شبکه برق دارد. با به کارگیری تکنولوژی ذخیره سازی سرما بیش از 26% از مصرف برق در زمان اوج مصرف بار برودتی کاهش می یابد. در انتهای این تحقیق، بررسی اقتصادی ذخیره ساز سرما انجام شده و مشخصات سیستم مناسب با توجه به تعرفه برق ایران تعیین شده است.

    کلیدواژگان: ذخیره سازی سرما دریخ، انرژی پلاس، مصرف انرژی، مخزن ذخیره انرژی، اقلیم های مختلف ایران
  • سید علیرضا مصطفوی*، مجتبی محمودی صفحات 82-91

    در نقاط ورودی شبکه های گاز شهری با نصب ایستگاه های تقلیل فشار گاز طبیعی، فشار گاز در خط انتقال گاز را از حدود psi 1000 به حدود psi 250 کاهش می دهند. به دلیل مثبت بودن ضریب ژول تامسون گاز طبیعی، کاهش فشار منجر به کاهش دما نیز خواهد شد و گاها موجب میعان و حتی یخ زدگی میعانات موجود در گاز در فصول سرد می شود. به همین دلیل با استفاده از گرمکن های غیر مستقیم، دمای گاز را تا حدی بالا می برند که این احتمال از بین برود. قسمت اعظم گرمای حاصل از سوختن این گاز توسط دودکش به محیط منتقل می شود که در این مقاله هدف بازیابی این انرژی از دست رفته می باشد. در اینجا با مدل سازی دودکش و محاسبه پارامترهای مربوط به دود جاری در آن؛ یک مدل ژنراتور ترموالکتریک بر روی دودکش در ایستگاه ها مدل سازی شده و نتایج حاصل نشان می دهد که با استفاده از 90 ماژول ترموالکتریک پربازده TEG1-241-1.4-1.2  و با استفاده از فضایی به ابعاد 3 متر مربع  از این دودکش می توان بیش از 400 وات برق تولید کرد.

    کلیدواژگان: ترموالکتریک، ژنراتور، ایستگاه های تقلیل فشار گاز، بازیابی انرژی
  • رضا همتی*، فرزاد ویسی، بابک حدیدی صفحات 92-99

    منبع تغذیه به عنوان تامین کننده اصلی انرژی الکتریکی، در بسیاری از دستگاه ها و مدارهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش، مدیریت حرارتی یک منبع تغذیه رایانه با استفاده از مواد تغییر فازدهنده به منظور افزایش عمر دستگاه، بهبود عملکرد و و همچنین کاهش مصرف انرژی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. دو سامانه هیت سینک در دو نوع صفحه-پره و پین-فین طراحی و ساخته شده است. آزمایش ها در محدوده شار حرارتی  8/4 - 1/2 و در کسر حجمی ثابت ماده تغییر فازدهنده انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که حداکثر کاهش دمای °C 4/10 و °C 6/8 به ترتیب در هیت سینک های پین-فین و صفحه-پره صورت می گیرد. همچنین نتایج بیانگر عمکرد بهتر هیت سینک نوع صفحه-پره نسبت به نوع پین-فین در روند کاهش دما و هزینه است.

    کلیدواژگان: منبع تغذیه، سیستم مدیریت حرارتی، مواد تغییر فازدهنده، بررسی تجربی
  • مجتبی رضاپور، سید ابوذر فنایی* صفحات 100-111

    در این مطالعه به تجزیه و تحلیل جریان نانوسیال آلومینا با درصد حجمی های 2 و 4، در کویل غیرمتخلخل و متخلخل حرارتی تحت شار حرارتی خورشیدی ارایه شده است. همچنین بررسی جامع ماهیت لایه های مرزی، توزیع سرعت و فشار و اثرات حرارتی درون محیط متخلخل فلزی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. برای حل مسیله حاضر معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی برای نانوسیال درون کویل های استفاده شده است. مقایسه بین نتایج عدد ناسلت متوسط در مدل حاضر و داده های آزمایشگاهی برای کویل بدون تخلخل تطابق قابل قبولی با حداکثر خطای 5/10% را نشان می دهد. با افزایش درصد حجمی نانوسیال در کویل متخلخل افت فشار نیز افزایش یافته به طوری که بیشترین میزان افت فشار مربوط به نانوسیال 4% با مقدار 4/4 بار می باشد. با افزایش درصد حجمی نانوسیال میزان ضریب انتقال حرارت جابه جایی و عدد ناسلت بیشتر خواهد شد و در نتیجه، انتقال حرارت در کویل حرارتی متخلخل افزایش پیدا خواهد کرد.

    کلیدواژگان: نانوسیال، عدد ناسلت، تخلخل، ضریب انتقال حرارت جابه جایی، مدل دارسی
  • سید عیسی کرانیان*، پیام فرهادی، مهدی غلامپور صفحات 112-121

    استفاده از انرژی های تجدیدپذیر با توجه به فراگیری و پاک بودن در سال های اخیر مورد توجه جامعه جهانی قرار گرفته است. با توجه به احساس نیازی که به محفظه سرد به خصوص در شرایطی دور از برق پایدار وجود دارد، طراحی و ساخت یخچالی خورشیدی با قابلیت حمل توسط نفر مد نظر قرار گرفت. بر این اساس، یخچالی خورشیدی با استفاده از المان سردکننده به عنوان واحد جذب حرارت طراحی و ساخته شد. انرژی مورد نیاز سامانه طراحی شده با استفاده از پنل های خورشیدی تامین شد. نتایج به دست آمده نشان داد که سامانه ساخته شده قادر به ایجاد اختلاف دمایی در حدود °C 20 است. همچنین آنالیز سیالاتی محفظه سرد یخچال، نشان دهنده توزیع نسبتا یکنواخت سرما در تمامی محفظه بود. با توجه به نتایج حاصل از آزمون میدانی یخچال خورشیدی طراحی شده، عملکرد مناسب آن مورد تایید قرار گرفت و ازاین رو قادر به برآوردن نیاز عملکردی در شرایط دور از برق متصل به شبکه است.

    کلیدواژگان: یخچال خورشیدی، پنل خورشیدی، المان سردکننده، آنالیز سیالاتی
|
  • Meisam Yahyazadeh*, Moazameh Sadeghi, Hassan Fatehi Marj, Seyed Milad Babaei, Mohamad Ali Eftekhari Pages 2-15

    The basis of the photovoltaic systems is the conversion of solar energy into electrical energy. Therefore, the maximum efficiency of photovoltaic systems is achieved by placing the system at a vertical angle to the sun. To achieve the maximum power and efficiency of the photovoltaic cell, tracking the position of the sun with high precision is important. A new linear-rotational dual axis sun tracker is designed and built to be robust against environmental impacts and to minimize the energy consumption of motors. Meanwhile, controller parameters have been optimized with Imperialism Competitive Algorithm (ICA) in order to track faster and more energy saving. Optimizing control system parameters for two cases--one axis and two axes-- has optimzed power production so much so that in addition to reducing power and time, the energy consumption of motors is also reduced. Meanwhile, in order to demonstrate the efficiency and performance of the system, a comparison was made between the tracking the speed and energy consumption of motors with Genetic Algorithms (GA), Artificial Bee Colony (ABC), Chaotic Particle Swarm Optimization algorithm (CPSO) and Imperialism Competitive Algorithm (ICA). The results indicate that the ICA has a better performance than other algorithms.

    Keywords: Photovoltaic System, Imperialism Competitive Algorithm, Dual Axis Sun-Tracking, Optimization Algorithms
  • Shahin Mahdiyounrad, Mohammad Reza Azizian*, Mohammad Hejri Pages 16-31

    In this paper, a novel sensorless commutation method for BLDC motors is presented to eliminate simultaneously phase shifter and low-pass filter. An analytical model of the motor is presented, and the ripples resulted from the current commutation are investigated in details. By detecting the zero crossing points of the unfiltered voltages of the motor terminals with regard to the ground and to the DC link, the commutation signals can be generated using a set of proposed logical equations. The extracted commutation points are phase delay-free, because the low-pass filters have been eliminated. Therefore, the proposed method can be used in a wide range of speeds. Moreover, the method is cost-effective because it does not need any phase shifters. Simulation and real-time implementation results show the effectiveness of the proposed method.

    Keywords: Brushless DC Motor, Sensorless Commutation, Rotor Position, Filterless, Phase Shifters
  • Abolfazl Halvaei Niasar*, Hossein Nikkhah, Fariborz Eshratabadi Pages 32-45

    Evaporative coolers, as one of the least efficient and commonly used electrical power consumers, are used in different areas in Iran. Recent government agencies have focused on the improvement of this consumer by modifying motor designs or the replacement of the single-phase induction motors with higher-efficiency motors, such as brushless motors. The control method of brushless motor, used in this application, is often based on the speed control which is constant (for example, two speeds high and low). However, laboratory tests show that due to special characteristics of the cooler’s fan, the amount of air flow rate is not related to the fan speed alone. Commercial evaporative coolers are designed for a certain length of the channel that is able to deliver its nominal flow. Increasing the length of channel by the owner can reduce the airflow rate and practically, despite the paid cost, no good airflow rate can be achieved. To remedy this problem, a new approach is proposed in this paper to stabilize airflow rate. For this purpose, the motor, instead of using the constant speed control approach, is controlled in a constant power approach. The details of the requirement’s design, the application of brushless motor in the evaporative cooler, as well as the results of the test of a 0.5 hp (horse power) brushless motor using the dynamometer are presented.  The results are compared with the results of a typical single-phase induction motor test. Afterwards, a 5000 m3/h evaporative cooler, equipped with brushless motor, is tested in the reference laboratory under airflow test. The test is carried out both in a constant-speed and in constant-power control approaches. The achieved results indicate the absolute superiority of brushless motor over single-phase induction motors;also the constant power control method has a better performance in comparison with a constant speed method.

    Keywords: Energy Efficiency, Electrical Drive, Energy Saving, Evaporative Cooler, Power Control, Speed Control, Permanent Magnet Brushless Motor
  • Alireza Kosari, Behzad Vaferi* Pages 46-53

    Population growth and industrial developments lead to an increase in the consumption of fossil fuels as well as air pollution. Since the road transportion is one of the major sources of air pollution, it is necessary to replace diesel fuel with liquified natural gas (LNG). Generally, liquefied natural gas has been transported to the LNG stations using special carriers and is consumed there. In this study, the feasibility of constructing a liquified natural gas unit feeding from the Iranian gas trunk lines was investigated. A modified version of a single mixed refrigerant (SMR) process was chosen for LNG production, and its simulation was done in Aspen HYSYS V8.6. In this simulation, Temperture, pressure, and composition of the produced gas in the South Pars gas Refineries, as well as the standard composition, were used. By comparing the performance of the proposed process with the conventional process, the feasibility of production of LNG from the feeding of gas trunk lines was approved. Simulation results show that it is possible to produce 62.1 to 62.5 tonnes LNG per hour by the consumption of energy in range of 156 to 162 MW, respectively. In these operating conditions, 89.3% of gas feed could be converted to LNG. Moreover, the energy of 310 to 350 kW per tonnes of produced LNG is required in the liquification units. The proposed LNG unit is better to be constructed in the vicinity of the gas trunk lines and close to large cities. By this way, the required fuel for heavy diesel vehicles will be supplied simply.

    Keywords: Fossil Fuel, Liquefied Natural Gas, Liquefaction Process, Gas Trunk Line
  • Ahmad Hosseinnejad, Yadollah Saboohi*, Jalal-Ad-Din Shayegan Pages 54-71

    : The steel industry is energy intensive and water intensive at the same time. The largest Iran’s steel-making plants are mainly placed in the hot climates and arid regions; thus, the study of the integrated water-and-energy systems for this industry is very important. In this paper, the developed watergy concept is presented, and, then, WERS (WatErgy Reference System) for steel industrys is drawn. The research investigates the water-energy nexus in different units of a steel-making plant as the conceptual model for the analysis of the water-energy nexus. Furthermore, the mathematical WatErgy system Model of the Steel industry (WEMS-1) is developed based on the Energy System Model (ESM). The optimal configuration of the system’s technologies is assessed based on the Pareto optimal function and with the objective function of the minimum total cost. For model validation, the results of the model, was presented for BAU scenario in Esfahan Mobarakeh Steel Company (MSC) and compared with the data of Iran steel comprehensive plan. Then, WEMS-1 is run to analyze the optimal technology assessment of the MSC case study concerning water scarcity and the rise of electricity price. As a result, it is shown that the water consumption index decreases from 6.78 m3/ton steel in BAU to unconventional water consumption of 5.5 m3/ton steel in the optimal scenario; this improvement is achieved by technology revolution and a small increase in electricity demand.

    Keywords: Watergy Reference System, Integratedwater, Energy Model, Optimal Resource Allocation, Steel Industry
  • Hasan Asgari, Raminm Mehdipour*, Davod Shafiei Pages 72-81

    In this paper the performance of Ice Thermal Energy Storage (ITES) systems has been modeled for an official building. In the present study, the ice storage tank is considered to be charged for 8-16 hours out of peak- time, and the tank content is supposed to be consumed during peak consumption time. In this paper, the internal Ice-On-Coil technology has been investigated. A four-floor official building of about 3106 m2 area is considered. The effects of different climates in various cities of Iran on energy consumption for charging and discharging storage tanks are considered. A comprehensive comparison between power consumption chiller without ITES system and power consumption chiller with ITES system in various coefficient of performance (COP) of chiller has been studied. It has been found from the obtained results that Bandar Abbas, among the considered cities, has higher energy consumption during peak hours of National Power Grid (NPG), so ITES system has a greater impact on the NPG peak saving in tropical regions. At the same time, COP Chillers with and without ITES systems, by using ITES system, had a reduction of about 26 percent in electricity consumption per day.

    Keywords: Ice Thermal Energy Storage, Energy Plus, Consumption of Energy, Charging, Discharging Tanks, Different Climates of Iran
  • S.Aliraza Mostafavi*, Mojtabi Mahmoudi Pages 82-91

    City gate stations are installed at gas network entries to decrease pressure along gas transmission pipelines from 1000 psi to roughly 250 psi. Since Joul-Thomson constant of natural gas is positive, the aforementioned decrease in pressure also results in a decrease in the temperature, making the existing water vapor in the gas to condense or even to freeze during cold seasons. Hence, indirect heaters are employed to somewhat raise the gas temperature to eliminate the possibility of freezing. A major portion of the resulting heat from gas combustion is transferred to the environment through a smokestack. In the present study, the purpose is recovering this lost energy by modeling the smokestack and calculating the parameters of its passing smoke parameters. To this end, a thermoelectric generator was designed for installation on the smokestack in these stations. According to the findings, more than 400 kW of electrical power may be generated using 90 high-efficiency modules of type TEG1-241-1.4-1.2 installed on a smokestack of 3 spaces.

    Keywords: Thermoelectric, Generator, City Gate Stations, Energy Recovery
  • Reza Hemmati*, Farzad Veysi, Babak Hadidi Pages 92-99

    The power supply, as the main supplier of electrical energy, is used in many electronic devices and circuits. This research has experimentally investigated the thermal management of a computer power supply which uses phase change materials to increase the lifetime, to improve the performance, and to reduce energy consumption. Two heat sinks have been designed and fabricated in two types of plate-fin and pin-fin. The experiments were carried out in the thermal fluxes range of 2.1 – 4.8  and in the constant volume fraction of the phase change material. The results show that the maximum reduction in steady temperature is 10.4  and 8.6 , in the pin-fin and plate-fin heat sink respectively,. Also, the results indicate a better performance of the plate-fin heat sink in comparison with the pin-fin in the process of reducing temperature and cost.

    Keywords: Power Supply, Thermal Management, Phase Change Material, Experimental Investigation
  • Mojtaba Rezapour, Sayyed Aboozar Fanaee* Pages 100-111

    This study focuses on the flow analysis of alumina nanofluid with volumetric ratios of 2% and 4% into non-porous and porous thermal coils under solar heat flux.. Furthermore, the comprehensive study of the nature of boundary layers, the pressure and velocity distributions, and the thermal effects inside the metal porous coil are discussed. To solve the problem, the equations of continuity, momentum, and energy for nanofluid into non-porous and porous coils are used. The comparison between results of average Nusselt number at the present model and experimental data for a non-porous coil shows an acceptable agreement with maximum error of 10.5%. In porous coil, increasing the volumetric ratio of nanofluid has resulted in an increase in the pressure losses where these largest values occurred at 4% volumetric ratio with a value of 4.4 bar. By increasing the volumetric ratio, the amount of convection heat transfer coefficient and Nusselt number are raised and, consequently, the transferred heat into the porous thermal coil will increase.

    Keywords: Nanofluid, Nuselt Number, Porosity, Thermal Coefficient of Convection, Darcy Model
  • Seied.Isa Karanian*, Payam Farhadi, Mahdi Gholampoor Pages 112-121

    The aim of this study is to investigate the performance of a gas turbine cycle equipped with a Stirling engine from the thermodynamic point of view. In this system, a part of the heat loss from the gas turbine is transmitted to a Stirling engine to generate more power. In the analysis of the proposed system, the governing equations of the hybrid cycles are modeled in MATLAB software and Schmidt, and ideal adiabatic models are used to solve the Stirling engine. In the analysis of the hybrid cycle, the compressor pressure ratio and turbine inlet temperature are considered as two Important and effective parameters. The results show that reducing the compressor pressure ratio and increasing the turbine inlet temperature improve the performance of the Stirling engine. The results indicate that the use of the hybrid gas turbine cycle and the Stirling engine will increase the power of the gas turbine from 268 kW to 468/6 kW, based on the Schmidt model, and 457/3 kW, based on the ideal adiabatic model. Also, the electrical efficiency of the system increases by 18/1%, based on the Schmidt model, and about 17/1%, based on the ideal adiabatic model.

    Keywords: Stirling Engine, Gas Turbine, Hybrid System, Schmidt, Ideal Adiabatic