عنوان

تحلیل انرژی، اگزرژی و ترمو اقتصادی سیستم تولید چندگانه ترکیب شده با پیل سوختی اکسید جامد شعله¬ای

Number

پ۲۵۲۷۴

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

تحلیل انرژی، اگزرژی و ترمو اقتصادی سیستم تولید چندگانه ترکیب شده با پیل سوختی اکسید جامد شعله¬ای

First Statement of Responsibility

امیررضا جواهریان

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی مکانیک

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۹۶ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مکانیک تبدیل انرژی

Date of degree

۱۴۰۰/۰۶/۳۱

Text of Note

در پایان‌نامه حاضر، تحلیل یک سیستم تولید چندگانه از دیدگاه‌های انرژی، اگزرژی و ترمو اقتصادی انجام می‌شود. این سیستم، شامل زیرمجموعه‌های پیل سوختی اکسید جامد شعله‌ای، برایتون تراکم مجدد با سیال عامل کربن‌دی‌اکسید فوق بحرانی، تبرید جذبی آب - آمونیاک، آب‌شیرین‌کن اسمز معکوس و مولد آب گرم است. محصولات احتراقی خروجی از محفظه سیستم پس‌سوز، به ترتیب در مبدل حرارتی اصلی، ژنراتور و مولد آب گرم مورداستفاده قرار می‌گیرند. برای هر یک از اجزای تشکیل‌دهنده سیستم تولید چندگانه، تحلیل قوانین اول و دوم ترمودینامیک انجام‌گرفته و سپس، فرایند شکل‌گیری هزینه برای جریان‌های اگزرژی با تحلیل ترمو اقتصادی بیان می‌گردد. نتایج به‌دست‌آمده از مطالعه موردی سیستم تولید چندگانه نشان می‌دهد که توان‌های الکتریکی تولید شده توسط زیرسیستم‌های پیل سوختی اکسید جامد شعله‌ای و برایتون تراکم مجدد با سیال عامل کربن‌دی‌اکسید فوق بحرانی، به ترتیب برابر KW 6/213 و KW 3/153 می‌باشند. میزان برودت تأمین شده توسط زیرسیستم تبرید جذبی آب - آمونیاک نیز، برابر KW 6/216 است. دبی‌های جرمی آب شیرین و آب گرم تأمین شده از زیرسیستم‌های اسمز معکوس و مولد بازیاب حرارتی، به ترتیب kg/s 596/9 و kg/s 9114/0 می‌باشند. محفظه احتراق غنی، با اختصاص 15/31 % از نرخ تخریب اگزرژی کل، بیشترین میزان برگشت‌ناپذیری را دارد. پیل سوختی اکسید جامد نیز، دارای بالاترین نرخ هزینه به میزان $/hr 906/6 در میان اجزای تشکیل‌دهنده است. مطالعه پارامتریک بر متغیرهای عملکردی اجزای مختلف سیستم تولید چندگانه در پژوهش حاضر انجام شده و در آن، تأثیر چگالی جریان الکتریکی، ضریب مصرف سوخت و دمای ورودی پیل سوختی اکسید جامد در ازای نسبت‌های هم ارزی مختلف محفظه احتراق غنی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که توان خالص تولید شده کل، با افزایش چگالی جریان الکتریکی ابتدا افزایش و سپس، کاهش می‌یابد. همچنین، برگشت‌ناپذیری کل سیستم تولید چندگانه با چگالی جریان الکتریکی رابطه مستقیم و با نسبت هم ارزی محفظه احتراق غنی، رابطه عکس دارد. هزینه‌های واحد توان الکتریکی تولیدی پیل سوختی اکسید جامد و توربین نیز، با افزایش چگالی جریان الکتریکی کاهش می‌یابند. بررسی تأثیر ضریب مصرف سوخت بر متغیرهای عملکردی نشان می‌دهد که افزایش این ضریب، منجر به کاهش برگشت‌ناپذیری و نرخ هزینه کل سیستم تولید چندگانه می‌شود؛ اما، برگشت‌ناپذیری پیل سوختی اکسید جامد را افزایش می‌دهد. توان خالص کل سیستم تولید چندگانه، با افزایش دمای گازهای ورودی به مجموعه پیل سوختی اکسید جامد ابتدا افزایش و سپس، کاهش می‌یابد. دبی جرمی آب گرم تولید شده نیز، روند تغییرات مشابهی را با دمای گازهای ورودی دارد. همچنین، نرخ هزینه کل اجزای تشکیل‌دهنده با افزایش دمای ورودی پیل سوختی، افزایش می‌یابد.

Text of Note

In the present thesis, the analysis of a multigeneration system from the energy, exergy and thermoeconomics point of view is performed. The system includes subsets of flame-assisted solid oxide fuel cells, recompression supercritical carbon dioxide brayton cycle, aqua-ammonia adsorption refrigeration, reverse osmosis desalination, and hot water generator. Combustion products leaving the combustion chamber are used in the main heat exchanger, absorption cycle generator and hot water generator, respectively. For each of the components of the multigeneration system, the first and second laws of thermodynamics are applied and then the cost formation process for exergy currents is described by thermoeconomic analysis. The results obtained from the case study of the multigeneration system show that the electrical capacities generated by the flame solid oxide fuel cell subsystems and the recompression supercritical carbon dioxide cycle are 213.6 KW and 153.3 KW, respectively. The amount of refrigeration provided by the aqua-ammonia absorption refrigeration subsystem is equal to 216.6 KW. The mass flow rates of fresh water and hot water supplied by reverse osmosis and heat recovery generator subsystems are 9.596 kg/s and 0.9114 kg/s, respectively. The fuel-rich combustion chamber has the highest rate of irreversibility, accounting for 31.15% of the total exergy destruction rate. Solid oxide fuel cell also has the highest cost rate of $ 6,906 / hr among the components. Parametric study is also done on the key functional variables of different components of the multigeneration system in the present study. The effect of electric current density, fuel consumption coefficient and inlet temperature of solid oxide fuel cell for different equivalence ratios of rich combustion chamber has been investigated. The results show that the total net power generated first increases and then decreases with increasing current density. Also, the irreversibility of the whole multigeneration system is directly related to the density of the electric current and inversely related to the equivalence ratio of the rich combustion chamber. The unit costs of electric power generated by solid oxide fuel cells and turbine also decrease as the current density increases. The study of the effect of fuel consumption coefficient on performance variables shows that increasing this coefficient leads to a decrease in irreversibility and cost rate of the entire multigeneration system, but increases the irreversibility of solid oxide fuel cell. The net power of the entire multiple generation system increases first and then decreases as the inlet gas temperature to the solid oxide fuel cell increases. The mass flow rate of the hot water produced also changes similarly with the temperature of the inlet gases. Also, the total cost rate of the components increases as the fuel cell inlet temperature increases

Variant Title

Energy, exergy and thermoeconomic analysis of multi-generation system integrated with flame-assisted solid oxide fuel cells

Entry Element

‏ جواهریان،

Part of Name Other than Entry Element

‏‏ امیررضا

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏ سیدمحمودی،

Entry Element

‏یاری دریامان،

Part of Name Other than Entry Element

‏‏ سید محمد

Part of Name Other than Entry Element

مرتضی

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز