فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
سال یازدهم شماره 3 (پیاپی 41، پاییز 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/09/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • وحید رضائی*، رسول شمشادی صفحات 1-14

    در این پژوهش با استفاده از نرم افزار HOMER امکان سنجی استفاده از انرژی های تجدیدپذیر باد و خورشید در دانشگاه فنی و حرفه ای شهید چمران رشت مورد ارزیابی قرار گرفت. امکان سنجی انرژی های تجدیدپذیر با شبیه سازی سه رویکرد استفاده از ترکیب شبکه برق با توربین بادی - ترکیبی سلول خورشیدی با شبکه برق و ترکیبی شبکه برق با توربین بادی و سلول خورشیدی نتایج بدست آمد. هم چنین تحلیل اقتصادی براساس نرخ تنزیل پول 8 و 18 درصد و نرخ تورم 45 درصد انجام شد. نتایج نشان داد که از بین سه رویکرد طراحی شده، سیستم هیبرید سلول خورشیدی و برق شبکه براساس ارزش خالص فعلی پول صرفه اقتصادی دارد. در این سیستم ماکزیمم قدرت خروجی برابر با 263 کیلووات و هزینه یکسان سازی هم 00812/0 دلار برای هر کیلووات ساعت به دست آمد. همچنین انتشار گازهای مخرب زیست محیطی بررسی شد که سیستم هیبرید بادی و برق شبکه با درصد کربن کمتر انتشار آلودگی پایین تری را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: امکان سنجی، انرژی های تجدیدپذیر، انرژی باد، انرژی خورشیدی، نرم افزار هومر
  • هدی قوامی نیا* صفحات 15-24

    برای محاسبه خواص طیف سنجی هسته و حل ساختار اکسیدهای عناصر f و سایر پودرهای همبسته قوی، استفاده از روش های شیمیایی کوانتومی دقیق تر ضروری است. جهت مدل سازی واقعی طیف سنجی های هسته-الکترون، لازم است برهم کنش بریت  درنظر گرفته شود، بنابراین ضرورت دارد تا عبارت گانت که چرخش اسپین یک الکترون را بر محور آن نشان می دهد وعامل ایجاد یک پتانسیل برداری است که با پتانسیل های برداری تولید شده توسط تمام الکترون های دیگر موجود درسیستم در تعامل خواهد بود و عبارت گیج که اثرات عقب ماندگی ناشی از برهم کنش متقابل بین میدان های برداری چرخشی دو الکترون را توصیف می کند، به هامیلتونی اضافه شوند. در این مقاله، اجرای کامل چهار مولفه ای هامیلتونین دیراک-کولن-بریت مطابق با تحلیل چند رزولیشن با پایه چند موجی صورت گرفته است. دقت اجرای کار با مقایسه انرژی های حالت پایه یون های هلیوم مانند باردار در افزایش  که با کد پایتون (VAMPyR) و تداخل شعاعی عددی در GRASP و محاسبات مجموعه پایه گاوسی در برنامه DIRAC انجام شده، بررسی گردیده است. مشاهده شد که نتایج به دست آمده از مدل بار هسته ای انتخاب شده  مستقل است و به تلورانس و ترتیب چند جمله ای لژاندر انتخابی چند موجی بستگی دارد. علاوه بر این، نتایج تایید کرد که در گونه های دو الکترونی، سهم مغناطیسی و گیج مربوط به اوربیتال های s از نظر مقدار یکسان است.

    کلیدواژگان: هامیلتونی بریت، طیف سنجی هسته- الکترون، خاکهای کمیاب
  • شاهین شمسی*، خاتون صالحی صفحات 25-40

    در میان پیشرفت های انجام شده برای کاهش مصرف سوخت، سیکل ترکیبی به عنوان یک تلاش مفید برای تولید برق و رسیدن به بازده حرارتی 60درصد بوده است. نیروگاه های سیکل ترکیبی در کشور ایران به طور گسترده ای در شبکه تولید نیرو به کار گرفته می شوند، لذا شناخت محل های دارای پتانسیل برای بهبود فرایند تولید برق توسط سیکل ترکیبی اولین قدم در اصلاح شبکه می باشد. درکار حاضرتحلیل انرژی واکسرژی نیروگاه سیکل ترکیبی آبادان با بویلر بازیاب دو فشاره همراه  با احتراق اضافی، برای دونوع سوخت گازطبیعی وگازوئیل صورت گرفته است. نیروگاه سیکل ترکیبی آبادان دارای دو واحد است که هر واحد شامل  دو توربین گازی،  یک بویلر بازیاب و یک توربین بخار می باشد. آنالیز انرژی واکسرژی سیکل و تجهیزات آن براساس اطلاعات طراحی نیروگاه سیکل ترکیبی باشبیه سازی درنرم افزارترموفلو انجام گردید. نتایج بدست آمده برای بازده کل نیروگاه سیکل ترکیبی نشان می دهد که بازده قانون اول و بازده اکسرژی مربوط به سوخت گاز طبیعی  حدود 6 درصد بیشتر از مقادیر بدست آمده برای سوخت گازوئیل می باشد و همچنین بیشترین اتلاف اکسرژی در محفظه ی احتراق توربین گاز به میزان  27.66% و سپس در بویلر بازیاب حدود 8.89% رخ می دهد.

    کلیدواژگان: تحلیل اکسرژی، سیکل ترکیبی، بویلر بازیاب، راندمان اکسرژتیکی
  • اردشیر قلاوند، علی ارشادی، احسان الله عصاره* صفحات 41-58

    در این پژوهش به تحلیل انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی یک سیستم جدید تولید هم زمان هیدروژن و برق پرداخته شد. با استفاده از ترکیب واحدهای ذخیره سازی انرژی هوای فشرده (CAES) و الکترولایزر غشای تبادل پروتون  و همچنین استفاده از ترکیب سوخت متان و هیدروژن برای تامین انرژی موردی نیاز سیکل برایتون اصلاح شده یک سیستم جدید طراحی شد. جهت مدل سازی سیستم از نرم افزار ترمودینامیکی حل معادلات مهندسی استفاده شد. از سیال ارگانیک R123 در سیکل رانکین استفاده شد. مطالعه پارامتریک نشان داد که دمای ورودی به توربین گازی و فشار ورودی به ذخیره ساز انرژی هوای فشرده از تاثیرگذارترین پارامترها بر روی عملکرد سیستم است. عملکرد سیستم در سه شهر دزفول، تهران و تبریز بررسی شد. نتایج نشان داد تغییرات دمای محیط بر روی عملکرد سیستم تاثیر دارد و سیستم در شهرهایی با آب وهوای سرد نسبت به شهرهای گرم بهتر عمل می کند. آنالیز بار مصرفی مورد نیاز یک نفر در طول سال در شهر تبریز نشان داد که سیستم می توان برق مورد نیاز 889 نفر را در طول سال تامین کند.

    کلیدواژگان: سیستم تولید چندگانه انرژی، ذخیره ساز انرژی هوای فشرده، الکترولایزر غشای تبادل پروتون
  • کورس نکوفر*، مهدی ودودی، سید آرش سیدشمس طالقانی صفحات 59-77

    در این مقاله با استفاده از روش های سنتی و بی نیاز از مصرف انرژی در تهویه و خنک کاری ساختمان به صورت عددی پرداخته شده است. با در نظر گرفتن مدلی از بادگیر به بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر روی عملکرد بادگیر مبادرت شده و نتایج حاصل ارائه شده است. دو حالت کلی در نظر گرفته شد که یکی از مدل ها شامل یک سطح جاذب حرارت (متناظر با حوض و یا سطوح مرطوب در بادگیرهای سنتی) و دیگری به صورت ساده بود. در این تحقیق مشاهده شد که افزایش ارتفاع بادگیر عملکرد آن را بهبود داده و همچنین سرعت باد نیز در کاراریی بادگیر نقش مثبتی دارد. همچنین وجود سطح جاذب حرارت دمای داخل را نسبت به حالت معمولی به مقدار بیشتری کاهش داد. از مدل سازی صورت گرفته در این تحقیق مشخص شد که وجود بادگیر می تواند تا 11 درجه دمای داخل منزل مسکونی را کاهش داده و همچنین میزان تهویه هوای داخل ساختمان نیز به صورت چشمگیری بهبود یابد.

    کلیدواژگان: بادگیر، تهویه مطبوع، سرمایش ساختمان، مطالعه عددی
|
  • Vahid Rezaee*, Rasoul Shemshadi Pages 1-14

    In this study, feasibility study of using renewable energy of wind and solar sources for Technical and Vocational University of Shahid Chamran in Guilan has been performed using HOMER software. The feasibility study has been conducted based on three scenarios including the combination of electricity grid with wind turbine, combination of electricity grid with solar cells and combination of electricity grid with hybrid wind turbine and solar cells system. Moreover, an economic analysis based on the discount rate of 8 and 18 percent and the inflation rate of 45 percent has been conducted. The results show that among the three designed scenarios, the hybrid system of solar cell and electricity grid is economical based on the net present value of money. In this system, the maximum output power equal to 263 kW and equalization cost was 0.00812 dollars for each kilowatt hour.Also, the emission of harmful environmental gases was investigated, which shows that the hybrid system of electricity network and wind has a lower percentage of carbon and pollution emissions.

    Keywords: Feasibility, Renewable Energy, Energy Of Wind, Energy Solar, HOMER Software
  • Hoda Ghavaminia* Pages 15-24

    To calculate the nuclear spectroscopic properties and solve the structure of element f oxides and other strongly correlated powders, it is necessary to use more accurate quantum chemical methods. For the actual modeling of nuclear-electron spectroscopy, it is necessary to consider the Britt interaction, so it is necessary to use the Gantt expression, which shows the rotation of the spin of an electron on its axis and is responsible for creating a vector potential that is equal to the vector potentials produced by all other electrons. will interact in the system and the gauge term that describes the retardation effects caused by the mutual interaction between the spin vector fields of the two electrons will be added to the Hamiltonian. In this paper, the full implementation of the four-component Dirac-Coulen-Britt Hamiltonian according to multi-resolution analysis with multi-wavelength basis has been done. The accuracy of the work is checked by comparing the ground state energies of charged helium-like ions in the increase of Z,X^((Z - 2)+) which is done with Python code (VAMPyR) and numerical radial interference in GRASP and Gaussian basis set calculations in DIRAC program. It was observed that the obtained results are independent of the selected nuclear charge model and depend on the tolerance and polynomial order of the selected multiwavelength legend. Moreover, the results confirmed that in the two-electron species, the magnetic and gauge contributions of the s orbitals are the same in value.

    Keywords: Breit Hamiltonian, Core-Electron Spectroscopies
  • Shahin Shamsi*, Khatoon Salehi Pages 25-40

    Among the progresses to reduce fuel consumption, combined cycle type is a useful attempt to generate electricity and achieve a thermal efficiency of 60 percent in Iran,combined cycle power plant type is vastly utilized .Identification of the places having process improvement potential is the first step in modification of the networkIn this paper, energy and exergy analysis of combined cycle power plant of Abadan with heat recovery steam generator of double pressure along with additional combustion has been done for two types of fuel: gas andgas oil. Abadan Combined Cycle Power Plant possesses two units, included two gas turbines, a boiler and a steam turbine in each unit. Based on the design information, The results of the simulation and power plant’s energy  and exergy analysis by means of the Thermoflow software showed that the energy and exergy efficiencies of the combined cycle based on the natural gas are about 6% higher than that achieved for gas oil. Also, the highest amount of the exergy loss occurs in the gas turbine combustion chamber of 27.66% and then in the heat recovery steam generator about 8.89%.

    Keywords: Exergy Analysis, Combined Cycle, Heat Recovery Steam Generator, Exergy Efficiency
  • Ardeshir Ghalavand, Ali Ershadi, Ehsanolah Assareh* Pages 41-58

    In this research, the energy, exergy, economic, and environmental analysis of a new hydrogen and electricity production system was discussed. A new system was designed by using the combination of compressed air energy storage units and proton exchange membrane electrolyzer, as well as using the combination of methane and hydrogen fuel to provide the necessary energy required for the modified Brayton cycle. To model the system, thermodynamic software for solving engineering equations was used. R123 organic fluid was used in the Rankine cycle. The parametric study showed that the inlet temperature of the gas turbine and the inlet pressure of the compressed air energy storage are among the most influential parameters on the system performance. The performance of the system was investigated in the three cities of Dezful, Tehran, and Tabriz. The results showed that changes in ambient temperature have an effect on the performance of the system and the system works better in cities with cold weather than in hot cities. The analysis of the consumption load required by one person throughout the year in Tabriz City showed that the system can supply the electricity required by 889 people throughout the year.

    Keywords: Multi Energy Production System, Compressed Air Energy Storage, Proton Exchange Membrane Electrolyzer
  • Kouros Nekoufar*, Mehdi Vadoudi, Seyed Arash Seyedshams Taleghani Pages 59-77

    In this article, using traditional and unnecessary methods, the energy consumption in ventilation and cooling of the building has been numerically analyzed. By considering a model of the wind deflector, the influence of effective parameters on the performance of the wind deflector has been investigated and the results have been presented. Two general cases were considered, one of the models included a heat absorbent surface (corresponding to the pond or wet surfaces in traditional wind deflectors) and the other was simple. In this research, it was observed that increasing the height of the wind deflector has improved its performance and also the wind speed has a positive role in the efficiency of the wind deflector. Also, the presence of a heat absorbing surface reduced the internal temperature to a greater extent than in the normal case. From the modeling carried out in this research, it was found that the presence of wind deflectors can reduce the temperature inside the residential house by 11 degrees and also the amount of air conditioning inside the building can be significantly improved.

    Keywords: Wind Deflector, Air Conditioning, Building Cooling, Numerical Study
  • Mahdi Norouzi*, Mohsen Ghazikhani Pages 91-103

    In this work, the COP/exergy analysis of a Heat Pump System Coupled with a Scroll Compressor (HPSCSC) is investigated. The experimental data was used to analyse the energy/exergy of HPSCSC at different Relative Intermediate Pressure (RIP) and wintry temperature to make clear the optimum operating condition based on more COP and extra capability. Moreover, an Energy Input Capacity (EIC) was defined to suggest the optimum operating of the system. The investigation of irreversibility in the components of the heat pump shows that the most important losses are generated in the Compressor (65-80%) and the condenser (12-15%).Also, the results confirm that even at very low ambient temperatures (-15oC) -where the COP drops-, the use of less RIP leads to an acceptable EIC and improvement in COP. The results further indicated that when the RIP exceeds 1.2, the energy transfer from the condenser remains relatively constant across various winery temperatures. Furthermore, in this study, a relation for the optimum RIP against wintry ambient temperature for an acceptable EIC and higher COP has been presented, which falls between 1.1 and 1.5.

    Keywords: Heat Pump Coupled With Scroll Compressor Systems, Wintry Ambient Temperatures, Exergy Analysis, COP, Relative Intermediate Pressure