عنوان

بررسی تجربی چرخه تولید همزمان با محرک اولیه موتور احتراق داخلی اشتعال تراکمی

IR

۳۷۴۰پ

فارسی

IR

بررسی تجربی چرخه تولید همزمان با محرک اولیه موتور احتراق داخلی اشتعال تراکمی

[پایان‌نامه]

Experimental investigation on a cogeneration cycle using compression ignition engine as prime mover

/فرشاد امیرخانی

: مهندسی مکانیک

، ۱۳۹۸

۱۲۰ص.

:

زبان: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور

کارشناسی ارشد

مهندسی مکانیک - تبدیل انرژی

۱۳۹۸/۰۶/۰۱

صنعتی سهند

امروزه به علت افزایش نیاز بشر به انرژی و رو به اتمام بودن سوخت‌های فسیلی و آلایندگی بیش از حد هوا، نیاز به روش‌های جدید تأمین انرژی، بیش از پیش احساس می‌گردد .در سال‌های اخیر سیستم‌های تولید پراکنده و در راس آن چرخه‌های تولید همزمان با سوخت فسیلی پا به عرصه گذاشته‌اند تا بتوانند به کاهش آلایندگی، کاهش مصرف سوخت و افزایش بهره‌وری در تبدیل انرژی کمک کنند .بخش خانگی و تجاری عمده مصرف کننده‌ی انرژی و مشتریان اصلی سیستم‌های تولید همزمان هستند .اما از آنجا که این سیستم‌ها در اندازه‌های کوچک دارای بازده نسبی پایین در تولید توان و هزینه‌ی تعمیر و نگهداری بالا هستند از دیدگاه‌های متفاوت مورد توجه محققان قرار گرفته‌اند .پژوهش‌ها حاکی از آن است که علاوه برتوجه به بخش تبدیل سوخت به توان، تمرکز بر بخش بازیابی حرارت و بهبود ذخیره‌سازی گرما می‌تواند در رفع معایب یاد شده بسیار گره‌گشا باشد .در کار حاضر، در گام اول طراحی و ملاحظلات مربوط چرخه تولید همزمان و بازیابی حرارت از اگزوز و آب خنک‌کن برای یک دیزل ژنراتور به ظرفیت kVA ۵۰ با موتور اشتعال تراکمی توسط نرم افزار EES انجام شده است .این چرخه پس از مدلسازی، به صورت تجربی در آزمایشگاه ساخته، تجهیز و در مدهای تعریف شده و پایا برای موتور مورد آزمون قرار گرفته است تا نقاط ضعف و قوت آن آشکار شود .در ادامه برای تحلیل چرخه، معیارهایی نظیر فاکتور بهره‌ی انرژی، بازده اگزرژی و انتشار گازCO ۲ محاسبه شده است که این موارد بهبود در وضعیت سیستم را نشان می‌دهند .سیستم تولید همزمان در حالت کارکردی در ۷۲/۵۵ بار کامل و با بازیابی حرارت کامل، دارای بیشترین فاکتور بهره‌ی انرژی و بازده اگزرژی، به ترتیب به میزان ۹۱/۱۷ و ۸۱/۵۲ است .همچنین آنالیز اقتصادی از معیارهای دیگری است که نشان می‌دهد بازگشت سرمایه‌ی سیستم پس از تجهیز به بازیاب حرارت در ۸۷/۹۷ بار کامل موتور به طور قابل ملاحظه‌ای از ۲/۶۸ به ۲/۲۲۵ سال نسبت به تولید توان با دیزل ژنراتور می‌رسد .از بررسی گذرای مخزن ذخیره‌سازی با ظرفیت ۴۰۰ لیتر در دو حالت با مواد تغییر فاز دهنده و بدون آن نتیجه می‌شود که این مواد تا ۶۱/۶۵ بار کامل موتور باعث افزایش و از این بار موتور تا ۸۹/۹ بار کامل موتور باعث کاهش در بازده شارژ مخزن می‌شوند .در نهایت، به منظور امکان‌سنجی سیستم، ساختمان خوابگاه دانشجویی به عنوان مصرف‌کننده‌ی توان و حرارت این سیستم در نرم‌افزار DesignBuilder شبیه‌سازی شده است و تحت ارزیابی قرار گرفته است تا میزان پاسخگویی این سیستم به نیازهای واقعی یک ساختمان مشخص شود .نتایج حاصل از این تحلیل نشان می‌دهد که سیستم تجهیز شده قادر است ۲۱/۶۳ از برق مصرفی و ۶/۷۵ از حرارت مصرفی این ساختمان در سردترین روز سال را تامین کند.

Nowadays, due to the increasing human need for energy, shortage of the fossil fuels and over pollution of the air, the need for new methods of energy supply is felt more than ever. In recent years, distributed energy systems and specially, cogeneration cycles with fossil fuels have emerged to reduce pollution, fuel consumption and increase in energy conversion efficiency. The domestic and commercial applications are major energy consumers and customers of cogeneration systems. However, these micro and small size systems have low relative efficiency in power generation and high costs in operation and maintenance and for this reason they have been noticed from different perspectives. Researches suggest that in addition to focus on fuel conversion to power, focusing on heat recovery and improving in heat storage can help address these disadvantages. In the present work, at the first step, the design of the cogeneration cycle and considerations of heat recovery from combustion gases and coolant water of a 40 kVA diesel generator with compression ignition engine was developed using EES software. After modeling, this cycle has been experimentally fabricated and equipped in the laboratory and tested in specified and steady state operating conditions of engine to reveal its strengths and weaknesses. Then For the cycle analysis, criteria such as energy efficiency factor, exergy efficiency and CO2 emission are calculated that show improvements in system condition. The cogeneration system with the engine operating at 72.55 of full load, with complete heat recovery had the highest exergy efficiency and energy utilization factor equals 81.52 and 91.17 , respectively. As well as, economic analysis is another criterion which shows that the payback period of the system after equipping with heat recovery, significantly decreased from 2.68 to 2.225 year in 88.97 of engines full load compared to the diesel generator. The transient evaluation of the thermal energy storage in two states with phase change materials and without these shows that these materials increase the charging efficiency of storage in the first 4 functional modes (up to 61.65 ) and decrease it in the last 2 modes. Finally, in order to evaluate the system, the student dormitory building is simulated in DesignBuilder software as a power and heat consumer of this cogeneration system and evaluated to determine the system's ability to meet the actual demands of a building.

ba

Experimental investigation on a cogeneration cycle using compression ignition engine as prime mover

سیستم تولید همزمان

موتور دیزلی

مواد تغییر فازدهندهPCM))

مطبق‌سازی حرارتی

اگزرژی- اقتصادی

بازگشت سرمایه

Cogeneration, Diesel Engine, Phase Change Material (PCM), Heat stratification, Exergoeconomic, Payback period

سیستم تولید همزمان، موتور دیزلی، مواد تغییر فازدهنده(PCM) ، مطبق‌سازی حرارتی، اگزرژی- اقتصادی، بازگشت سرمایه

امیرخانی، فرشاد

Farshad Amirkhani

خوشبختی سرای، رحیم

Khoshbakhti Saray, Rahim، استاد راهنما

ایران

20230812

مکانیک ،۸۰۴۳۶ ،۱۳۹۸

ی‌مکارت‍ ل‌اعتشا ی‌لخاد ق‌ارتحا روتوم‍ ه‌یلوا ک‌رحم‍ اب‍ ن‌امزمه‍ دیلوت‍ ه‌خرچ‍ ی‌برجت‍ ی‌سررب‍.pdf

عادی

عادی

3740.pdf

p80436.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۳۷۴۰

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y