عنوان

بهینه‌سازی هندسه‌ی سیستم‌های تولید توان ترموالکتریکی جهت دست‌یابی به بازده و توان بیشینه

کد کشور

IR

شماره

۴۰۰۷پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

کشور محل نشر

IR

عنوان اصلي

بهینه‌سازی هندسه‌ی سیستم‌های تولید توان ترموالکتریکی جهت دست‌یابی به بازده و توان بیشینه

نام عام مواد

[پایان‌نامه]

عنوان اصلي به زبان ديگر

Optimizing the geometry of thermoelectric power generation systems for optimum power and efficiency

نام نخستين پديدآور

/حسین اخلاقی گرمجانی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: مهندسی مکانیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ۱۳۹۹

نام خاص و کميت اثر

۱۱۷ص.

ساير جزييات

:

متن يادداشت

زبان: فارسی

متن يادداشت

زبان چکیده: فارسی

متن يادداشت

چاپی - الکترونیکی

متن يادداشت

مصور، جدول، نمودار

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی مکانیک- تبدیل انرژی

زمان اعطا مدرک

۱۳۹۹/۰۳/۰۱

کسي که مدرک را اعطا کرده

صنعتی سهند

متن يادداشت

استفاده از سیستم تولید توان ترموالکتریک، یکی از روش‌های پاک تبدیل انرژی گرمایی به انرژی الکتریکی است که جهت بازیافت حرارت اتلافی از آن استفاده می‌شود .اساس کار این سیستم‌ها بر پایه‌ی اثر سیبک، پلتیر و تامسون است که زمینه‌ی تبدیل حرارت به انرژی الکتریکی را فراهم می‌کنند .در پژوهش حاضر یک ژنراتور ترموالکتریک مستطیلی با هدف بازیافت حرارت اتلافی اگزوز خودرو در نظر گرفته شده است که با عبور گاز خروجی اگزوز از مبدل بخش گرم، انرژی ورودی سیستم تأمین می‌گردد و جهت خنک‌سازی سیستم نیز از جریان آب در مبدل بخش سرد استفاده می‌شود و با ایجاد گرادیان دما در جفت‌های ترموالکتریکی تعبیه شده، زمینه‌ی بروز اثر سیبک و تولید انرژی الکتریکی فراهم می‌گردد .متغیرهای اساسی در تحلیل و بهینه-سازی این سیستم‌ها عبارت اند از :تعداد جفت‌های ترموالکتریکی، طول جفت‌ها، دمای بخش گرم و سرد سیستم، دبی سیال به کار رفته در مبدل‌ها، قطر هیدرولیکی مبدل‌های سیستم و میزان مقاومت بار الکتریکی مصرفی .در این پژوهش، نخست یک مدل ریاضی مناسب جهت تحلیل هرچه دقیق‌تر سیستم ارائه می‌گردد به گونه‌ای که نسبت به مدل‌های پیشین ارتقا یافته باشد، و در گام بعد به بهینه‌سازی سیستم ترموالکتریک پرداخته می‌شود .مزیت اساسی پژوهش حاضر در قیاس با تحقیقات پیشین ارائه‌ی یک الگوریتم برپایه‌ی حل عددی معادله‌ی حاکم بر جفت‌های ترموالکتریکی ضمن لحاظ تغییرات خواص مواد با دما و در نظر گرفتن هم‌زمان تمامی متغیرهای تأثیر گذار بر عملکرد سیستم، در فرایند بهینه‌سازی است .بر این اساس، مدلی ریاضی بر پایه‌ی حل عددی معادله‌ی دیفرانسیلی حاکم بر جفت‌های ترموالکتریکی با فرض خواص متغیر و در نظر گرفتن ابعاد و شرایط جریان سیال مبدل‌های سیستم ارائه شده است، که به وسیله‌ی آن توابع هدف بهینه‌سازی قابل محاسبه می‌باشد .سپس با به کارگیری الگوریتم ژنتیک و با در نظر گرفتن هم‌زمان متغیرهای قطر هیدرولیکی مبدل‌ها، تعداد جفت‌های ترموالکتریکی به کار رفته در سیستم، طول جفت‌ها و مقاومت بار الکتریکی، به بهینه‌سازی متغیرها پرداخته شده است .توان تولیدی، بازده‌ی قانون اول و دوم و همچنین هزینه‌ی ساخت، توابع هدف بهینه‌سازی می‌باشند .لازم به ذکر است که کدنویسی الگوریتم پیشنهادی در نرم‌افزار متلب انجام پذیرفته و هم‌چنین جهت پیاده‌سازی الگوریتم ژنتیک از جعبه‌ابزار ژنتیک متلب بهره گرفته شده است .با طی فرایند مذکور مقدار بهینه‌ی تمامی متغیرها در دوحالت بهینه‌سازی تک هدفه و دو هدفه برای دو سیستم ترموالکتریک جریان همسو و ناهمسو ارائه شده است .در کلیه‌ی حالات، سیستم جریان ناهمسو از کارایی بهتری برخوردار است .در بهینه‌سازی تک-هدفه، تأثیر دبی سیال گرم و سرد و همچنین دمای ورودی سیال گرم بر مقادیر بهینه مورد بررسی قرار گرفت که بر این اساس افزایش دبی سیال گرم باعث افزایش توان و کاهش بازده‌ی سیستم می‌شود، ضمن آن که افزایش دبی سیال سرد به بیش از ۵.۰ kg/s عملکرد سیستم را به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود می‌بخشد، به علاوه افزایش دمای ورودی سیال گرم نیز باعث ارتقای بازده و توان می‌شود .هم‌چنین با در نظر گرفتن محدودیت‌های اقتصادی، نشان داده شده است که می‌توان با کاهش ۵.۷ توان خروجی، هزینه را به میزان ۱۸.۴۳ کاهش داد .علاوه بر این با بهینه‌سازی دوهدفه‌ی سیستم نقاط طراحی بهینه جهت ساخت سیستم‌های ترموالکتریک همسو و غیر همسو ارائه شده است .

متن يادداشت

Using thermoelectric power generation system is one of the clean methods to convert heat to electrical power which is applied to recover waste energy. These systems work based on Seebeck, Peltier and Thomson effects which provide the possibility to convert heat to electrical energy. In this study a rectangular TEG system applied to recover the automobile exhaust heat, is considered. The inlet energy of the system is supplied by passing the exhaust gas through the hot heat-exchanger. Also, the water fluid flow is used in the cold heat exchanger to cool the system. By imposing the temperature gradient to the utilized p-n couples, the Seebeck effect can be occurred which leads to produce electrical energy. The basic parameters to analyze and design a TEG system are the number of p-n couples, length of the p-n legs, hot and cold side temperature of the system, mass flow rate of the heat exchangers fluid, hydraulic diameter of the heat exchanger and the quantity of the load resistance. In this study, first a mathematical model is provided to analyze the performance of a TEG, and in the next step, the proposed TEG system is optimized. Compared with the previous researches, the main improvement of this study is presenting an algorithm based on a numerical solution for the couples governing equation and considering all of the effective variables in the optimization process, simultaneously. To analyze the proposed system, a mathematical method based on numerical solution for the p-n couple governing equations have been provided considering variable properties and the condition of fluid flow in the system heat exchangers. Using the method the fitness functions can be calculated for optimization. Then the system have been optimized applying genetic algorithm and considering the hydraulic diameter of heat exchangers, number of p-n couples, length of p-n legs and load resistance as the optimization variables, simultaneously. Power output, first and second law efficiency and the cost of the system are considered as fitness functions. It should be mentioned that the algorithm code has been written in Matlab, also the genetic algorithm has been applied by using GA toolbox in Matlab software. Both single and multi-objective optimization for co-flow and counter-flow system have been done and the optimum value of the variables has been reported. It is concluded that the performance of the counter-flow system is better in all conditions. The effect of the hot and cold fluid mass flow rate and the influence of the hot fluid inlet temperature have been investigated in the single-objective optimization. Based on the results, increasing the mass flow rate of the hot fluid can improve the power output and decrease the efficiency. Also increasing the mass flow rate of the cold fluid to more than 0.5 Kg/s can enhance the performance, significantly. Besides, raising the inlet temperature of the hot fluid improves power and efficiency. Based on economical limitations, 43.18 decreasing in cost can be achieved by reducing the power output up to 7.5 . Furthermore, applying the multi-objective optimization the optimum design points have been suggested in this study.

خط فهرستنویسی و خط اصلی شناسه

ba

عنوان اصلي به زبان ديگر

Optimizing the geometry of thermoelectric power generation systems for optimum power and efficiency

موضوع مستند نشده

تولید توان ترموالکتریک

موضوع مستند نشده

بازده

موضوع مستند نشده

بهینه‌سازی

موضوع مستند نشده

الگوریتم ژنتیک

اصطلاح موضوعی

Thermoelectric power generation; efficiency; optimization, genetic algorithm

اصطلاح موضوعی

تولید توان ترموالکتریک، بازده، بهینه‌سازی، الگوریتم ژنتیک

مستند نام اشخاص تاييد نشده

اخلاقی گرمجانی، حسین

مستند نام اشخاص تاييد نشده

حسین‌پور، سیامک، استاد راهنما

کشور

ایران

تاريخ عمليات

20230812

شماره بازیابی

مکانیک ،۸۰۴۵۹ ،۱۳۹۹

نام ميزبان

ه‌نیشیب‍ ن‌اوت‍ و ه‌دزاب‍ ه‌ب‍ ی‌بایت‌سد ت‌هج‍ ی‌کیرتکلاومرت‍ ن‌اوت‍ دیلوت‍ ی‌اهم‌تسیس‍ ی‌ه‌سدنه‍ ی‌زاسه‌نیهب‍.pdf

شماره دسترسي

عادی

اطلاعات مختصر

عادی

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

4007.pdf

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

p80459.pdf

بيت در ثانيه

0

ارتباط براي تسهيلات دسترسي

ایمانی

نوع فرمت الکترونيکي

متن

اندازه فايل

0

شماره کنترل رکورد

پ۴۰۰۷

يادداشت عمومي

فارسی

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی

فرمت انتشار

pe

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

پیشوند ISBD اعمال شده است

1

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y