عنوان

تحلیل انرژی،اگزرژی و اگزرژی-محیط زیست استفاده از توربین انبساطی در ایستگاه های تقلیل فشار گاز برای تولید همزمان توان و هیدروژن توسط الکترولایزر مبدل غشاء پروتونی

شماره

پ۲۶۴۷۸

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

تحلیل انرژی،اگزرژی و اگزرژی-محیط زیست استفاده از توربین انبساطی در ایستگاه های تقلیل فشار گاز برای تولید همزمان توان و هیدروژن توسط الکترولایزر مبدل غشاء پروتونی

نام نخستين پديدآور

حامد محمدپور

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسی مکانیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۳۹۶

نام خاص و کميت اثر

۹۱ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی

زمان اعطا مدرک

۱۳۹۶/۰۶/۱۵

متن يادداشت

تبديل، توليد، انتقال و مصرف انرژي همگي روي محيط زيست تاثيرگذارند. در حاليكه كه عمده اثرات ايجاد شده روي محيط زيست و طبيعت بواسطه مصرف انرژي(به ويژه سوخت هاي فسيلي)حادث مي شوند .يكي از رويكرد¬هایی كه در اين جهت مد نظر قرارگرفته است افزايش كارايي انرژي و در نتيجه كاهش انتشار آلاينده¬هاي ناشي از مصرف سوخت¬هاي فسيلي است.گاز طبیعی به عنوان یکی از منابع اصلی و پاک انرژی به شمار می رود که با توجه به پراکندگی منابع آن نیاز به انتقال آن به نقاط مصرف وجود دارد. برای این کار گاز طبیعی با فشار بسیار بالا از طریق لوله¬های انتقال به نقاط مصرف می رسد برای مصرف گاز باید فشار آن کاهش یابد که این کار در ایستگاه¬های تقلیل فشار روی میدهد. گاز طبیعی از طریق شیرهای انبساطی فشار شکنی میگردد که انرژی قابل توجهی را هدر می¬دهد. همچنین به دنبال افت فشار دمای گاز نیز به شدت کاهش می یابد که موجب هیدراته شدن و به عبارتی یخ زدگی می گردد برای رفع این مشکل سیال را قبل از ورود به شیر فشار شکن پیش گرم میکنند. معمولا پیش گرم کردن از طریق سوزاندن گاز طبیعی در محفظه احتراق و انتقال گرما به خط لوله توسط سیال واسط آب انجام می گیرد.با جایگزینی توربین¬های انبساطی به جای شیر¬های فشار شکن می توان از هدر رفت انرژی جلوگیری کرد و از انرژی تولیدی برای پیش گرم کردن گاز طبیعی به روش¬های مختلف استفاده کرد. از سوی دیگر با توجه به رشد سریع جمعیت در کشور¬های صنعتی و افزایش استانداردهای زندگی در جوامع پیشرفته و به دنبال آن افزایش میزان تولید و انتشار کربن دی اکسید، استفاده از سوخت¬های پاک و سازگار تر با محیط زیست مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به انتشار گاز دی اکسید کربن ناشی از سوخت¬های فسیلی که عامل اصلی گرم شدن کره ی زمین می باشد. نیاز به معرفی سوختی مقرون به صرفه و با منبع پایدار بیش از پیش احساس میگردد . به همین دلیل هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک و جایگزین معرفی میگردد. در این تحقیق بر آن شدیم تا امکان استفاده از توربین انبساطی به جای شیر فشار شکن را از طریق معادلات ترمودینامیکی موجود از لحاظ انرژی و اگزرژی مورد بررسی قرار دهیم. همچنین امکان تولید هیدروژن از انرژی حاصل را از طریق الکترولایزر مبدل غشا پروتونی بررسی میکنیم تا جایگزینی برای گاز طبیعی در فرآیند پیش گرم کردن با هدف کاهش آلایندگی محیط زیست و کاهش هزینه مصرف سوخت فسیلی باشد. حل معادلات ترمودینامیکی اگزرژی و انرژی از طریق نرم افزار حل معادلات غیرخطیEES انجام خواهد گرفت.بدلیل اهمیت بالای موضوع محیط زیست بررسی اگزرژی –محیط زیست برای مقایسه میزان تولید آلایندگی سوخت جایگزین هیدروژن با سوخت متان انجام خواهد پذیرفت. منابع و مراجع مورد استفاده در زیر بیان گردیده اند.Pozivil J. Use of expansion turbines in natural gas pressure reduction stations. Acta Montanistica Slovaca 2004;9(3):258–60.Neseli MA. Thermoeconomic analysis of production of electricity on natural gas pressure reducing stations. PhD thesis; 2014. p. 1–134.P. Ahmadi, I. Dincer, M. A. Rosen, Energy and exergy analyses of hydrogen production via solar-boosted ocean thermal energy conversion and PEM electrolysis, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 38, No. 4, pp. 1795-1805, 2013.F. Khalid, I. Dincer, M. A. Rosen, Analysis and assessment of an integrated hydrogen energy system, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 41, No. 19, pp. 7960-7967, 2016

متن يادداشت

AbstractEnergy conversion, producing, consuming and transforming have effects on the environment. The main effects on the environment refer to the energy consumption, especially fossil fuels. One of the suggested solutions is to enhance the efficiency of energy systems which leads to emission reduction produced by fossil fuels. Natural gas can be considered as a main clean energy which needs to transform due to its diffused sources. Pressurized natural gas can be transformed to society via pipes and depressurized in the gas pressure reduction stations. Pressure reduction is thorough expansion valves which wastes a considerable value of energy. Also, due to depressurization of gas and temperature fault, hydration and frizzing occurs. So, it is necessary to preheat the gas before pressure reduction via burning the gas in an especial combustion chamber. Replacing the expansion valve with expanders leads to recovery the wasted energy and can be used in various methods like preheating the gas.From the other hand, due to rapid population growth in the industrialized countries and increase in the standards of living in the developed societies, along with the CO2 emission increasing, changing the fuels to the clean and environmentally friendly alternatives has received more attention. Also, since the CO2 emission (which is the fossil fuel production) considerably participates to global warming, it is essential to introduce novel, reliable, abundant, affordable and sustainable source of fuels. Therefore, hydrogen has been introduced as a promising option to store clean and alternative energy sources.In this study, using the expanders instead of expansion valves is investigated using energy, exergy and exergoenvironmental principles. Furthermore, hydrogen production via proton exchange membraneelectrolyzer is studied and produced power by the expanders is fed to this unit with the aim of emission reduction. Simultanous solution of equations obtained from system simulation has been done using EES software. Due to high importance of environmental impact, emission produced from natural gas can be compared with that of hydrogen burning.

عنوان گونه گون

Energy, exergy and exergoenvironmental analysis of hydrogen production using PEM electrolyzer by produced power in natural gas pressure reduction station

عنصر شناسه اي

‏محمدپور، ‏

ساير عناصر نام

حامد ‏

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏رنجبر‏،

عنصر شناسه اي

عجب شیرچی،

ساير عناصر نام

سید فرامرز ‏

ساير عناصر نام

یحیی ‏

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏تبریز