عنوان

طراحی و ارزیابی یک سیستم تولیدچندگانه مبتنی بر زیست پسماند لجن فاضلاب برای تولید توان، هیدروژن، آب شرب و گرمایش

Number

پ۲۸۷۵۳

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

طراحی و ارزیابی یک سیستم تولیدچندگانه مبتنی بر زیست پسماند لجن فاضلاب برای تولید توان، هیدروژن، آب شرب و گرمایش

First Statement of Responsibility

زهرا حاجی محمدی تبریز

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی شیمی و نفت

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۲۲ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی شیمی گرایش محیط زیست

Date of degree

۱۴۰۱/۱۱/۱۱

Text of Note

امروزه جهان با چالش‌های بسیاری از قبیل افزایش تقاضای انرژی، کاهش سوخت‌های فسیلی، رشد آلاینده‌های جوی و بحران آب درگیر است. در این پژوهش یک سیستم تولیدچندگانه جدید مبتنی بر زیست پسماند فاضلاب شهری برای تولید توان، هیدروژن، آب شیرین و گرمایش طراحی و ارزیابی شده است. این سیستم که متشکل از زیر سیستم‌های تبدیل زیست توده، واحد تولید هیدروژن، چرخه برایتون، واحد برداشت آب اتمسفریک، چرخه رانکین بخار و چرخه‌های رانکین آلی است، از دیدگاه ترمودینامیکی ارزیابی شده و آنالیز‌های انرژی و اگزرژی روی آن انجام شده است. برداشت آب اتمسفریک که یک تکنولوژی جذاب و دوستدار محیط‌زیست است، در این مطالعه با سیستم تولید چندگانه مبتنی بر زیست توده ادغام شده است. مطالعه موردی روی این سیستم با استفاده از اطلاعات جمع‌آوری شده از تصفیه‌خانه فاضلاب چیلی واقع در استان ازمیر کشور ترکیه انجام گرفته است که نتایج حاصل، حاکی از آن است که چنین سیستمی علاوه بر دریافت لجن فاضلاب خروجی از واحد تصفیه‌خانه که یک پسماند آلاینده است، می‌تواند محصولاتی با ارزش افزوده نیز تولید کند. نتایج مدلسازی نشان می‌دهد که در شرایط پایه و با نرخ خوراک 52/7 کیلوگرم بر ثانیه، کل توان خالص تولیدی توسط این سیستم برابر با ١٧٧٦٤ کیلووات، راندمان انرژی و اگزرژی به ترتیب برابر با 71%/32 و %09/42، نرخ تولید هیدروژن ٣١٨٠ کیلوگرم در هر ساعت و نرخ تولید آب شیرین بیش از ١٨ لیتر در هر ساعت است. البته این سیستم در شرایط آب‌و‌هوایی منطقه‌ی مورد‌ مطالعه قادر به تولید حداقل ٢٤ لیتر بر ساعت آب شیرین است. همچنین نتایج مطالعات پارامتریک نشان می‌دهد افزایش نرخ خوراک زیست توده ورودی به سیستم از ۵ تا ١١ کیلوگرم برثانیه می‌تواند نرخ تولید هیدروژن را بیش از دوبرابر، نرخ توان خالص تولیدی را بیش از %٣٤ و بازده انرژی سیستم را بیش از ۵% افزایش دهد.

Text of Note

Abstract Today, the world is facing numerous challenges such as the increasing demand for energy, fossil fuels reduction, the growth of atmospheric pollutants, and the water crisis. In the present research, a new multigeneration system based on urban sewage bio-waste has been designed and evaluated for power, hydrogen, freshwater, and heating production. This system, which consists of biomass conversion subsystem, hydrogen production unit, Brayton cycle, atmospheric water harvesting unit, steam Rankine cycle, and organic Rankine cycles, has been evaluated from a thermodynamic point of view, and the energy and exergy analyzes have been carried out on it. In the current study, the atmospheric water harvesting unit, as an attractive and environmentally friendly technology, is integrated with this biomass-based multigeneration. A case study has been conducted on this system using the information collected from Çiğli wastewater treatment plant located in Izmir province, Turkey, and the results indicate that such a system, in addition to receiving sewage sludge from the treatment plant unit as a polluting waste, can produce added value products. The modeling results show that in the base conditions and with a feed rate of 7.52 kg/s, the total power generated by this system is 17764 kW, the hydrogen production rate is 3180 kg/h, the freshwater production rate is more than 18 l/h, and energy and exergy efficiencies are 32.71% and 42.09%, respectively. However, this system is able to produce at least 24 l/h freshwater in the climatic conditions of the studied area. Also, the results of parametric studies show that increasing the flow rate of input biomass feed to the system from 5 to 11 kg/s can increase the hydrogen production rate more than twice, the output net power rate by more than 34%, and the energy efficiency of the system by more than 5%.

Variant Title

Design and evaluation of a sewage sludge bio-waste driven multigeneration system for power, heating, hydrogen, and freshwater production

Entry Element

‏حاجی محمدی تبریز‏،

Part of Name Other than Entry Element

زهرا ‏

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏محمدپورفرد،

Entry Element

‏زینالی هریس،

Part of Name Other than Entry Element

موسی ‏

Part of Name Other than Entry Element

سعید ‏

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز