۱۶۶۰۹پ
per
تحلیل ترمواکونومیک و بهینه سازی سیستم های تولید چندگانه بر پایه پیل سوختی اکسید جامد با تنوع سوختی بیوگاز
/علی صابری مهر
: فنی مهندسی مکانیک
، ۱۳۹۵
، راشدی
چاپی
دکتری
مهندسی مکانیک - تبدیل انرژی
۱۳۹۵/۰۶/۱۷
تبریز
انرژی نقش به سزایی در پیشرفت جوامع بشری دارد و دانشمندان چگونگی استفاده از منابع انرژی را عامل توسعه کشورصها می‌صدانند .افزایش جمعیت و بالا رفتن استانداردهای زندگی افزایش جهانی مصرف انرژی را بدنبال داشته و دارد و در این بین بهره گیری از سیستم هایی با تکنولوژی جدید و استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی امری ضروری به نظر می رسد .در این رساله پس از مطالعه ادبیات فن و توجه به نکاتی که کمتر مورد بررسی قرار گرفته بودند، سیستم پیل سوختی اکسید جامد از دیدگاه انرژی و اقتصادی با سوخت بیوگاز و با در نظر گرفتن بازیابی گازهای خروجی از آند و کاتد مطالعه شد .نتایج نشان داد که سیستمی که بیوگازی با درصد بیشتر نسبت متان به دی اکسید کربن و همچنین مجهز به بازیابی از گازهای خروجی از آند و کاتد است بهترین عملکرد را دارد .سپس پیل سوختی اکسید جامد با دو تکنولوژی تولید گاز) گاز ساز پایین سو و هاضم بیهوازی (مورد مطالعه قرار گرفت .نتایج این بخش از مطالعه نیز نشان میدهد که سیستم پیل سوختی که با بیوگازی که توسط هضم بی هوازی تولید می شود کار می کند عملکرد بهتری نسبت به سیستم تغذیه شده با گاز سنتزی که از گازسازی بدست آمده است دارد .با توجه به یکی از پروژه های در حال اجرای اتحادیه اروپا (DEMOSOFC) مبنی بر استقاده از سوخت بیوگاز برای پیل سوختی و اجرای طرح نیروگاه با سایز متوسط، چندین طرح متفاوت و جدید در مقایسه با طرح اولیه این پروژه ارائه شد .در طرح پایه برای پیشگرم کردن زیست توده تا قبل از تولید بیوگاز از یک بویلر با سوخت گاز طبیعی استفاده می شد .در طرح های جدید یک سیستم خورشیدی با در نظر گرفتن محدودیت های محل اجرای پروژه طرح ریزی شد .نتایج نشان داد که با استفاده از ۵۰۰ متر مربع از کلکتور خورشیدی امکان کاهش حدود ۴۰ مصرف گاز طبیعی به صورت سالانه وجود دارد .در طرحی دیگر امکان استفاده از میکروتوربین به جای بویلر در سیستم پیشگرم کردن زیست توده بررسی شد .نتایج این تحقیق نیز نشان داد با وجود افزایش مصرف گاز طبیعی، توان خالص تولیدی کل سیستم افزایش ۳۰ می یابد و بازده کل سیستم نیز در حدود ۱۲ افزایش پیدا می کند .پس از ارائه طرح های تولید همزمان، یک سیستم تولید سه گانه برای پروژه مذکور طراحی و ارائه شد .در این طرح پتانسیل حرارتی اگزوز پیل سوختی به صورت مستقیم حرارت لازم برای پیشگرم کردن زیست توده را تامین نمی کند بلکه از یک زیر سیستم واسطه که سیستم رانکین آلی انتخاب شد، استفاده می شود .همچنین برای تولید برودت از یک سیستم تبرید جذبی تک اثره استفاده شده است نتایج ارائه این طرح نشان می دهد سیستم تولید سه گانه بازده کل در حدود ۸۲ می تواند داشته باشد
Energy has a crucial role on developing the human societies and Scientifics believe that the developing of countries strongly depends on how they use the energy resources. The increase in human population as well as rising the lifestyle standards result in an increase in energy consumption. In these conditions, utilizing novel technology using renewable energy sources seems to be necessary. In this thesis, perusing the literature and considering the points which can be accounted as gap in previous studied works, SOFC system from the viewpoints of energy and economic fed by biogas and considering either anode or cathode gas recycling is modeled and investigated. Results show that the system fed by biogas with high concentration of methane and using the both anode and cathode gas recycling is superior. The SOFC system fed either by biogas or syngas with two technologies of respectively anaerobic digester or downdraft gasifier is investigated. Results of this section reveal that the SOFC system equipped with anaerobic digester producing biogas shows better performance in comparison with the other system with downdraft gasifier. Different proposals are provided for SOFC system with respect to an EU project (namely DEMOSOFC). For the base case system a boiler is used for preheating the biomass before sending to the anaerobic digester. In a new proposal, a solar system with respect to the possible space in the place of implementing the project is used. Results show that by using 500m2 solar collector, yearly natural gas consumption is reduced up to 40 . In another proposal, the boiler is substituted by Microgas Turbine system which could provide the heat demand as well as produce the extra electrical power. Results revealed that although the natural gas consumption increases by using the microgastubine, net electrical power of the system is increased around 30 and efficiency is increased 12 . A trigeneation system is proposed for the SOFC system in DEMOSOFC project. The thermal potential of SOFC exhaust does not supply the heat demand of preheating sludge directly, but it supplies it indirectly by using the trilateral Organic Rankine system as a subsystem. For producing cooling effect a single effect absorption refrigeration is used. Results show that overall efficiency of the system could be achieved by up to 82
صابری مهر، علی
سیدمحمودی، سیدمحمد، استاد راهنما
یاری، مرتضی، استاد راهنما
چیت ساز خوئی، عطااله، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
