فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال دوم شماره 1 (پیاپی 3، بهار 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/07/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • میثم انصاری، مهرداد ستایش نظر صفحه 2
    شرکت های خدماتی که مسئولیت بهره برداری شبکه برق شهرک های صنعتی را به عهده دارند، برق مورد نیاز خود را از بازار عمده-فروشی برق و یا از واحدهای گازسوز موجود در شبکه تامین می کنند.از دیدگاه فنی و اقتصادی، ارائه طرح بهینه نصب واحدها در شبکه، نقشی حیاتی در بهینگی شرایط بهره برداری این شرکت ها دارد. در این مقاله، روشی شبه دینامیکی برای ارائه طرح بهینه توسعه چندساله، شامل تعیین مکان نصب، زمان، ظرفیت الکتریکی و حرارتی واحدهای تولیدهم زمان گازسوز یک شهرک صنعتی ارائه شده است. مسئله مدل شده، در قالب یک فرآیند بهینه سازی مقید به قیود تامین انرژی مصرف کننده، قیود واحد گازسوز و سیستم بازیافت حرارت، ارائه شده و مسئله با هدف کاهش هزینه شرکت خدماتی در یک بازه زمانی 5 ساله با استفاده از الگوریتم ژنتیک حل شده است. در تعریف مسئله، دو دیدگاه اولویت تولید حرارت یا تولید برق نیز در نظر گرفته شده است. در مطالعات عددی، روش مورد نظر برای طرح توسعه واحدهای تولیدهم زمان گازسوز در فیدر فشار متوسط منطقه صنعتی تهران مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نهایی، کارآیی این روش را در کاهش هزینه ها در طول 5 سال بهره برداری نشان می دهد.
    کلیدواژگان: توسعه سیستم تولید، تولیدهم زمان گازسوز، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک، بازار عمده فروشی برق
  • اسماعیل رک رک صفحه 12
    در این مقاله، با به کارگیری مشخصه های غیرخطی کنترل فرکانس بهینه برای منابع فرمان پذیر یک سیستم تغذیه جریان متناوب مستقل، مصرف سوخت اولیه آن کاهش داده می شود. مدیریت توان در شبکه مورد مطالعه، به صورت محلی است و مشخصه های افتی فرکانس به کار گرفته شده برای منابع، بر اساس مدل شبکه طراحی می شوند. در تعیین پارامترهای این مشخصه ها، عدم قطعیت در بارها و امپدانس خطوط شبکه نیز در نظر گرفته می شود تا مشخصه های مورد نظر نسبت به عدم قطعیت های مدل، مقاوم باشند. مشخصه های افتی فرکانس منابع به صورت تکه ای خطی بین هر دو سطح بارگذاری متوالی طراحی می شوند و پارامترهای آن ها بر اساس یک مسئله بهینه سازی خارج خط تعیین می گردد. با توجه به طریق نتایج شبیه سازی، کارآیی مشخصه های پیشنهادی هم از نظر کاهش مصرف سوخت اولیه شبکه و هم از نظر مقاوم بودن مشخصه ها نسبت به عدم قطعیت های مدل، نشان داده می شود.
    کلیدواژگان: سیستم تغذیه جریان متناوب مستقل، مشخصه های افتی فرکانس، ولتاژ، مدل سازی فازی، بهینه سازی مصرف سوخت منابع
  • حسن بخشنده امنیه، معین بهادری صفحه 22
    در بررسی های تحلیلی، میدانی و آزمایشگاهی، برای تشریح چگونگی بارگذاری دینامیکی حاصل از انفجار، روابط متفاوتی توسط محققان مختلف ارائه شده است. نحوه بارگذاری دینامیکی، مقدار حداکثر فشار و نحوه افت فشار پس از خیز می تواند بر نتایج شبیه سازی عددی موثر باشد. بررسی های عددی نشان می دهد که لرزش های حاصل از انفجار، ناحیه خرد شده و طول ترک های شعاعی اطراف چال، به سه فاکتور حداکثر فشار، زمان اعمال بارگذاری و نوع تابع تشریح کننده پالس انفجار که در مجموع بیانگر سطح زیر منحنی فشار زمان است، وابسته اند. در این مقاله، روابط مختلف بارگذاری دینامیکی در نرم افزار عددی المان مجزای UDEC شبیه سازی شده و نتایج آن با آزمایش میدانی انفجار PETN در توده سنگ کنگلومرای منطقه سد گتوند علیا مقایسه گردیده است. با توجه به خصوصیات متقابل ماده منفجره و توده سنگ، حداکثر فشار انفجار اعمال شده به دیواره چال با استفاده از روابط نیمه تجربی لیو و تیدمان و رابطه گاما، برابر 59/4 گیگا پاسکال در نظر گرفته شده است. در آزمایش های میدانی، طول ترک های شعاعی 1 متر و لرزش های ناشی از انفجار در فواصل 5 و 12 متری به ترتیب، برابر با 36/42 و 91/7 میلی متر بر ثانیه اندازه گیری شد. نتایج بررسی های عددی نشان می دهد که تابع پیشنهادی یون و ژئون، انطباق مناسبی با اندازه گیری های میدانی دارد.
    کلیدواژگان: انفجار، بارگذاری دینامیکی، شبیه سازی عددی، PETN، کنگلومرا
  • سید هادی پورحسینی، علی سعیدی، محمد مقیمان صفحه 32
    در مقاله حاضر، مطالعه عددی و آزمایشگاهی یک کوره سوخت مایع، جهت بررسی اثر زاویه چرخش هوای ورودی (زاویه هوای ورودی با محور مرکزی کوره) بر دما و تشکیل آلاینده های CO و NO انجام شده است. غلظت آلاینده های CO و NO در امتداد محور مرکزی کوره، توسط دستگاه گازآنالیزر اندازه گیری گردیده است. مقایسه نتایج شبیه سازی عددی مسئله با نتایج آزمایشگاهی، توافق قابل قبولی را نشان می دهد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که اثر زاویه هوای ورودی بر دما و غلظت آلاینده های داخل کوره بسیار قابل توجه است و وجود مقدار بهینه ای از چرخش در جریان می تواند با بهبود عمل اختلاط سوخت و هوا، موجب افزایش راندمان حرارتی و کاهش آلاینده ها گردد. افزایش زاویه چرخش هوای ورودی از صفر تا 75 درجه موجب افزایش دمای شعله و تولید NO تا یک مقدار ماکزیمم و سپس کاهش آنها می شود. نتایج همچنین نشان می دهد که زوایای چرخش بزرگ هوای ورودی مانند 75 درجه، باعث کاهش راندمان حرارتی و افزایش غلظت آلاینده CO در خروجی کوره می شود. این در حالی است که زوایای چرخش کوچک نیز کاهش راندمان حرارتی و افزایش غلظت آلاینده CO را در خروجی کوره به دنبال دارد. با توجه به نتایج به دست آمده در این پژوهش، می توان زاویه پره های هوای ورودی در مشعل را به گونه ای طراحی کرد که تولید آلاینده ها و عملکرد کوره در شرایط مطلوبی باشد.
    کلیدواژگان: کوره، سوخت مایع، زاویه هوای ورودی، آلاینده
  • علیرضا اسماعیلی، سید احسان شکیب، مجید عمیدپور صفحه 40
    با توجه به نیاز رو به افزایش انرژی و کمبود منابع انرژی در سراسر جهان، بهینه سازی واحد تولید انرژی برای بهبود بازدهی و نرخ تولید محصول واحد بسیار مهم می باشد. یکی از مهم ترین واحدها برای تولید آب و قدرت، واحدهای قدرت دوهدفه هستند. در این نوع واحد قدرت، یک واحد آب شیرین کن با چرخه تولید قدرت، کوپل شده است. در این مقاله بر اساس این اهداف، یک آب شیرین کن چند مرحله ای با واحد سیکل ترکیبی شامل بویلر بازیاب حرارت، کوپل شده است. بعد از شبیه سازی واحد آب شیرین کن، بویلر بازیاب حرارت و چرخه بخار، تاثیر پارامترهای عملکردی سیستم، نظیر سطوح فشار عملکردی، دمای گاز ورودی به بویلر بازیاب، دماهای پینچ برای سطوح فشار و غیره بر روی بازده اگزرژی کل، نرخ تولید قدرت و آب شیرین بررسی شده اند. به عنوان یکی از نتایج، توان توربین بخار با افزایش فشار عملکردی سطح فشار قوی، تا یک مقدار ماکزیمم افزایش، و بعد از آن کاهش می یابد. این مقدار ماکزیمم با کاهش فشار عملکردی سطوح فشار ضعیف و قوی به طور هم زمان، افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: تحلیل انرژی و اگزرژی، سیکل ترکیبی، سیکل بخار، تولید هم زمان، واحد آب شیرین کن
  • سید مهدی منصف راد، کوروش جواهرده صفحه 48
    این مقاله، یک تحلیل جامع اگزرژی از اجزا و همچنین کل سیستم یک پمپ حرارتی پیشنهادی در شهرستان رامسر با استفاده از منبع آبی سطحی دمای پایین زمین گرمایی ارائه می دهد. فرمول های تحلیلی برای اتلاف اگزرژی، بازدهی اگزرژی، نسبت اتلاف اگزرژی، ضریب اتلاف اگزرژی و درجه کمال ترمودینامیکی برای تمامیاجزای پمپ حرارتی و کل سیستم ارائه شده است. این تحلیل در هر دو حالت گرمایش و سرمایش انجام شده است. نتایج نشان می دهد که برای تحلیل کامل اگزرژی یک پمپ حرارتی، باید تمامی این شاخص ها با هم مورد بررسی و توجه قرار گیرند. همچنین در نتایج نهایی، بیشترین اتلاف اگزرژی، ضریب اتلاف اگزرژی و نسبت اتلاف اگزرژی متعلق به کمپرسور می باشد، در حالیکه کمترین بازدهی اگزرژی و درجه کمال ترمودینامیکی نیز متعلق به همین جزء است؛ بنابراینمهم ترین جزء سیستم که بهبود آن باید مورد توجه قرار گیرد، کمپرسور است. همچنین نتایج نشان دهنده این نکته هستند که فن کویل، مبدل حرارتی زمین گرمایی وکندانسور (در حالت سرمایش) دیگر اجزائی هستند که می توان بهبود آن ها را مد نظر قرار داد. نتایج این بررسی می تواند برای طراحی و بهینه سازی یک پمپ حرارتی با استفاده از منابع موجود ذکر شده مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: پمپ حرارتی زمین گرمایی، شاخص های اگزرژی، گرمایش، سرمایش، R، 22
  • محمدرضا وزیری سرشک صفحه 58
    فولادهای ضد زنگ آستنیتی، کاربرد وسیعی در ساخت تجهیزات صنایع مرتبط با سیستم های انرژی از جمله صنعت نفت و نیروگاه ها دارند؛ بنابراین انتخاب مناسب پارامترهای برش با هدف کاهش هزینه تولید قطعات از این جنس، می تواند نقش به سزایی در کاهش هزینه های سیستم های انرژی داشته باشد، اما خواص مکانیکی ویژه ای، تراشکاری این نوع فولادها را متمایز از سایر فولادها کرده است. کیفیت نامناسب سطح و سایش شدید ابزار به دلیل کارسخت شوندگی و چقرمگی زیاد، از مشکلات اختصاصی براده برداری از این نوع فولادهاست و محاسبات ویژه ای را می طلبد. در این مقاله با توجه به نقش سرعت در وضعیت ویژه تشکیل لبه انباشته و به کمک نتایج مجموعه ای از آزمایش ها، رابطه ارائه شده در مراجع برای محاسبه زبری ایده آل سطح فقط بر حسب پیشروی و شعاع نوک ابزار، برای اعمال اثر سرعت برش اصلاح می شود. با توجه به اینکه علاوه بر کنترل سایش ابزار، عوامل دیگری هم در بازده کلی تولید موثر هستند اما در تدوین جدول ها و نمودارهای موجود در نظر گرفته نشده اند نتایج این مقاله با لحاظ کردن این معیارها این اجازه را به کاربر می دهد تا مطابق با نیاز خود، شرایط مناسب برش را انتخاب کند. این نیاز می تواند کمترین هزینه تولید و یا تولید سریع تر باشد.
    کلیدواژگان: پارامترهای بهینه برش، فولاد ضد زنگ آستنیتی، هزینه تولید، سرعت تولید، زبری واقعی سطح، سایش ابزار
|
  • Meisam Ansari, Mehrdad Setayeshnazar Page 2
    Load serving entities (LSE) of industrial district that have the operation responsibility of electric network, must procure the consumers electricity from wholesale electric market or the utility’s distributed generation (DG). The generation expansion planning (GEP) has a crucial impact on the optimality of LSE’s operation. In this paper, an innovative GEP is presented in which the location, time scheduling, heat and load capacity of combined heat and power generation units are determined based on a semi dynamic scheduling. The proposed algorithm uses a genetic algorithm for minimizing of LSE’s operation costs and it considers the heat/electric load following characteristics of DGs’. A case study is performed for a medium voltage feeder of industrial district, which its results approve the optimality of the solution.
    Keywords: Load serving entities, Distributed generation, Combined heat, power generation, Optimization, generation expansion planning, Genetic algorithm
  • E. Rokrok Page 12
    This paper presents nonlinear frequency control characteristic for a dispatchable source to reduce fuel consumption in a standalone AC power system. Power management used in grid is local. The proposed frequency characteristics that are employed for the sources are designed based on grid model. To have robust frequency control characteristics, uncertainty in grid model that consists of load model and line impedance parameters uncertainties are considered. In other word, the parameters of the proposed frequency characteristics are computed with existing uncertainty in grid model. The frequency characteristics are designed as piecewise linear characteristics between two load levels in the grid. By solving an off-line optimization problem, the parameters of proposed frequency characteristics are obtained. Simulation results shows performance of the proposed frequency characteristics that caused reduction in fuel consumption and robustness respect to grid model uncertainty.
    Keywords: Standalone AC power system, Voltage, frequency droop characteristic, Fuzzy modeling, Optimization of source fuel consumption
  • H. Bakhshandeh Amnieh, M. Bahadori Page 22
    Several relations are presented in order to specify blasting dynamic loading associated with analytical, field and experimental analysis. Dynamic loading type, maximum pressure and consequent duration time can affect the numerical simulation results of fragmentations, damage zone and maximum radial crack length in the vicinity of the blast hole and ground vibrations. These in turn depend on the maximum explosion pressure, applied loading time and the type of explosion function (pressure versus time) which determine the area under the pressure-time curve. In this article, different common correlations for dynamic loading of explosions are simulated using UDEC numerical discrete element software and the results are compared with field studies obtained from PETN explosions used in the conglomerate rockmass in Gotvand Olya dam. Considering the mutual explosive and rockmass characteristics, the maximum applied pressure to the blast hole was found to be 4.59GPa based on both Liu and Tidman semi-empirical relationship and Gamma constant law. Results of numerical and field studies suggest that Yon and Jeon relation coincide with the field study data, considering the 1.0m radial crack length, ground vibrations recorded during the field tests at 5m and 12m distances from the blast hole are 42.36 and 7.91 mm/s, respectively.
    Keywords: Explosion, Dynamic loading, Numerical simulations, PETN, Conglomerate
  • H. Poorhoseinni, A.Saeedi, M.Moghiman Page 32
    In the present paper, experimental and numerical investigation of a laboratory oil furnace have been done to study the effect of inlet air swirl angle on temperature and generating of pollutant CO and NO. The Concentration of pollutant CO and NO on the centerline of the furnace have been measured using gas analyzer. The numerical results are in good agreement with experimental data. The results show that the effect of vane swirl angle on the pollutant emission is significant and an optimum vane swirl angle can cause enhancement of thermal efficiency and reduction in pollutant emission. Increasing vane angle from 0 to 75 degree caused to first increase temperature and pollutant NO to a maximum value and then decreases them. Also, the results show that very large and small vane swirl angles cause to increase the concentration of CO outlet of the furnace and reduction of thermal efficiency. According to the results obtained in this study, the vane swirl angle of inlet air in the furnace can be adjusted to optimize pollutant generation and operation of furnace in desirable condition.
    Keywords: Furnace, Liquid fuel, Inlet air angle, Pollutant
  • A. Esmaieli, S.E. Shakib, M. Amidpour Page 40
    Due to an increasing need of energy, lack of energy resources worldwide, it is very important to optimize energy generation plant to improve efficiency and production rate. One of the most important plant, for production of water and power are dual purpose power plants. In this kind of power plant a desalination system combines with power generation cycle. According to these issues, in this paper a multi effect desalination (MED) is coupled with combined power plant through heat recovery steam generator (HRSG). After simulating desalination system, HRSG and steam cycle, the effect of system operating parameters on total exergy efficiency, water and power production rate are studied. As a result, steam turbine power increases with an increment of pressure for high pressure levels up to a maximum point, and then decreases. This maximum value increases with a decrease in pressure for the high and low pressure levels, simultaneously.
    Keywords: Energy, exergy analysis, Combined cycle, Vapor cycle, Cogeneration, Desalination unit
  • S. M. Monsef Rad, K. Javaherdeh Page 48
    A comprehensive exergy analysis of a suggested heat pump using low temperature geothermal surface water in Ramsar is carried out in this paper. Analytical formulas for exergy loss, exergy efficiency, exergy loss ratio, exergy loss coefficient and thermodynamic perfect degree are presented for whole and every single component of the system. This analysis is done in heating and cooling mood. It is resulted that all these indexes must be used integrative for a comprehensive exergy analysis. It is concluded that compressor is location of maximum values of exergy loss, exergy loss coefficient and exergy loss ratio, and minimum values of exergy efficiency and thermodynamic perfect degree. Therefore first important component to improve achievement of better efficiency of system is compressor. The other components to improve are fan coil, ground heat exchanger and condenser (in cooling mood). Results of this analysis can be used for design and optimization of a heat pump using mentioned available resources.
    Keywords: Geothermal heat pump, Exergy indexes, Heating, Cooling, R, 22
  • M.R. Vaziri Sereshk Page 58
    Austenitic stainless steels are widely-used to fabricate equipments for energy systems such as oil, gas industries and power plants. Therefore, proper selection of cutting parameters may play an important role in decreasing the price of generated energy. However especial mechanical properties distinguish this type of steels from the others. High ductility and high work hardening tendency are the main factors that make their machinability difficult with common utilities such as poor surface finish and high tool wear. In this study, a few sets of experimental data is considered to develop a mathematical model for computing actual surface roughness with implementing the role of cutting speed to modify available model for apparent surface roughness depending on only feed rate and tool nose radius. In order to determine the optimum cutting parameters for austenitic stainless steel with its special properties, step by step calculation procedure is presented in this study taking into account some manufacturing concerns neglected in other available tables and charts. The results of this paper gives this opportunity to machinists to select cutting condition based on their own need including minimum manufacturing expenses or time, and maximum metal removal rate.
    Keywords: Optimum machining parameters, Austenitic stainless steels, Manufacturing expenses, Manufacturing time, Actual surface roughness, Tool wear