فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال چهارم شماره 2 (پیاپی 12، تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/06/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حمیدرضا محمدی، مسعود حاجی اکبری فینی * صفحات 2-9

    در این مقاله، روش کنترلی جدیدی برای فیلترهای اکتیو موازی (shunt-APF) ارائه شده است. با استفاده از روش کنترلی پیشنهادی که بر پایه استفاده از تئوری توان لحظه ای می باشد، جریان تزریقی توسط فیلتر اکتیو موازی قادر است مولفه های هارمونیکی، مولفه توان راکتیو و نامتعادلی جریان بار را جبران کند. در این روش، فیلتر اکتیو موازی به گونه ای عمل می کند که مجموعه بار و فیلتر اکتیو از سمت شبکه به صورت یک مقاومت سه فاز متعادل دیده شود. کارایی روش پیشنهادی با استفاده از شبیه سازی های انجام شده در محیط نرم افزار PSIM به اثبات رسیده است.

    کلیدواژگان: فیلتر اکتیو موازی، تئوری توان لحظه ای، هارمونیک، نامتعادلی، توان راکتیو
  • موسی توانا، سید نظام الدین اشرفی زاده صفحات 10-19
    بسیاری از صنایع مقدار زیادی بخار آب را از طریق دودکش به اتمسفر تخلیه می کنند؛ این بخار آب می تواند منبع بالقوه ای برای تامین انرژی و آب مورد نیاز صنایع باشد. در این مقاله، جداسازی بخار آب از گاز دودکش در یک مبدل چگالنده غشایی مورد مطالعه قرار گرفته و شبیه سازی فرایند با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی توسط نرم افزار کامسول صورت پذیرفته است. جدار لوله های غشایی از ماده خاص متخلخلی طراحی شده که قادر به استخراج مایع چگالیده شده از گاز دودکش است. لوله های غشایی در طول مدتی که بخار آب از گاز دودکش خارج می شود، آن را از طریق مکانیزم چگالش مویینگی جذب و بازیابی کرده و از گرمای محسوس و نهان هدررفته به طور مجدد استفاده می کنند. نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی به دست آمده از مراجع مقایسه شدند و مقادیر محاسبه شده مقدار انحراف متوسط 6 درصد را با مقادیر آزمایشگاهی نشان دادند. نتایج همچنین نشان داد، چنانچه جریان گازهای هدررفت از صنایع حالت عادی داشته باشند (یعنی دمای بین 60 تا 90 درجه سانتیگراد و رطوبت بین 10 تا 20 درصد) میتوان با کاهش دمایی حدود 10 درجه سانتیگراد، معادل 20 درصد از آب هدر رفته و انرژی نهان بخار آب را بازیابی کرد.
    کلیدواژگان: مبدل چگالنده غشایی، چگالش مویینگی، دینامیک سیالات محاسباتی، بخار آب، بازیافت انرژی
  • صفحات 20-31
    در این مقاله، به روش عددی جریان سیال خنککننده و انتقال حرارت در صفحات خنککاری پیل سوختی غشاء پلیمری، بررسی شده و عملکرد چهار طرح مختلف میدان جریان خنککننده، براساس دمای ماکزیمم سطح، یکنواختی دما و افت فشار با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان میدهند که میدان جریان متخلخل با ساختار فوم فلزی، مطلوبترین میدان جریان خنککاری به منظور کاهش اختلاف دمای سطح، دمای ماکزیمم و دمای میانگین سطح در بین مدلهای بررسی شده در این مقاله است. از طرفی به دلیل بالا بودن ضریب نفوذپذیری فوم فلزی، افت فشار سیال خنککننده نیز در این مدل نسبتا کم است (4/1 کیلو پاسکال در مقایسه با 7/1 و 5/6 کیلو پاسکال در میدان های مارپیچی). ازاین رو میدان جریان با فوم فلزی، پتانسیل این را دارد که به عنوان توزیع کننده سیال خنککاری برای بهبود عملکرد توده پیل انتخاب شود.
    کلیدواژگان: پیل سوختی غشاء پلیمری، میدان جریان خنککاری، فوم فلزی، یکنواختی توزیع دما
  • مهران عامری، مریم سلاجقه صفحات 32-39
    در این مقاله، اثر مادون سرد کردن سیال خروجی کندانسور سیکل تبرید تراکمی به وسیله سیکل جذبی در یک سیستم تبرید ترکیبی از دیدگاه انرژی بررسی می شود. بدین منظور قوانین بقای جرم و انرژی برای سیستم ترکیبی مورد بررسی نوشته شده است. در سیستم جذبی، از دو سیکل لیتیم بروماید- آب و آب- آمونیاک استفاده شده است. تاثیر پارامترهای مختلف از جمله تاثیر نوع مولد توان، تغییر دمای محیط و دمای محیط خنک شونده بر کار مورد نیاز کمپرسور و فاکتور سودمندی انرژی (EUF)، مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که سیکل جذبی آب- آمونیاک در مقایسه با سیکل جذبی لیتیم بروماید- آب EUF بالاتری را برای سیکل ترکیبی به همراه دارد. همچنین بهبود عملکرد سیستم ترکیبی با افزایش دمای محیط و کاهش دمای محیط خنک شونده، افزایش می یابد و مولد توان با راندمان بالا، مقدار بالاتری را برایEUF سیستم موجب می شود.
    کلیدواژگان: سیستم ترکیبی، سیکل تراکمی، سیکل جذبی، آب، آمونیاک، لیتیم بروماید، آب، مولد توان
  • علی جعفریان، صوفیا خلیلی صفحات 40-51
    در تحقیق حاضر، شبیه سازی جریان هیدرودینامیک مغناطیسی (s Magneto Hydro Dynamic) فروصوت در ژنراتور هیدرودینامیک مغناطیسی صورت گرفته و اثر آن بر راندمان و توان الکتریکی سیکل ترکیبی سه گانه بررسی شده است. یک کانال فارادی دوبعدی مقطع ثابت با الکترودهای گسسته به عنوان ژنراتور ام.اچ.دی در نظر گرفته شده است. جریان هیدرودینامیک مغناطیسی پایا، تراکم پذیر و با معادلات هیدرودینامیک مغناطیسی پنج-معادله ای ایده آل در نظر گرفته شده که برای حل معادلات ناویر استوکس (Navier-Stokes)، از حل گر مبتنی بر چگالی به صورت ضمنی و برای حل معادله پواسون (Poisson)، از روش پتانسیل الکتریکی استفاده شده است. سیکل ترکیبی سه گانه پیشنهادی در تحقیق حاضر، شامل سیکل باز ژنراتور ام.اچ.دی به عنوان مولد بالادستی، سیکل توربین گاز به عنوان سیکل میانی و چرخه توربین بخار به عنوان سیکل پایین دستی است. یک کد برای روابط ترمودینامیکی حاکم بر سیکل ترکیبی سه گانه نوشته شده و عملکرد سیکل بر پایه ژنراتور ام.اچ.دی تجزیه و تحلیل شده است. نتایج نشان می دهد که برای ژنراتور ام.اچ.دی مقطع ثابت فروصوت حالت بهینه در ماخ 3/0 تا 4/0 تحت شدت میدان مغناطیسی 4 تا 6 تسلا اتفاق می افتد. نسبت استخراج آنتالپی ژنراتور ام.اچ.دی در ماخ 3/0 و شدت میدان مغناطیسی 6 تسلا به 27/12 درصد می رسد که این ژنراتور راندمان بهینه سیکل ترکیبی سه گانه را با افزایش 7/22 درصدی نسبت به سیکل دوگانه فاقد ژنراتور ام.اچ.دی، به 59/63 درصد می رساند.
    کلیدواژگان: ژنراتور ام، اچ، دی فارادی مقطع ثابت، سیکل ترکیبی سه گانه، پارامتر موثر، جریان ام، اچ، دی مادون صوت
  • نازیلا امام دوست، رامین کوهی کمالی، علی اصغر توفیق، یحیی پالیزدار صفحات 52-61
    در این مطالعه، امکان سنجی استفاده از انرژی حرارتی توربین بخار نیروگاه سیکل ترکیبی، به عنوان انرژی مورد نیاز برای راه اندازی سیستم شیرین سازی بررسی شده است. مدل بهینه ترکیب نیروگاه سیکل ترکیبی با آب شیرین کن چندمرحله ای تبخیری، در حالت های مختلف طراحی از جهت تعداد مراحل آب شیرین کن و فشار بخار خروجی توربین بخار ارزیابی شده است. به منظور توسعه کد طراحی واحد آب شیرین کن، دستگاه معادلات جرم و انرژی مربوط به سیستم شیرین سازی، از نگاه حجم کنترلی و به روش غیرخطی در نرم افزار Matlab، حل شده است و مدل بهینه سامانه ترکیبی نیروگاه با آب شیرین کن چندمرحله ای تبخیری مطابق با تقاضای آب و برق مورد نیاز طراح، به کمک شاخص های اقتصادی دوره بازگشت سرمایه و نرخ بازده داخلی معرفی شده است. طبق این ملاحظات، آب شیرین کن سه مرحله ای در فشار استخراجی سه بار از توربین بخار با نرخ بازده داخلی 73/21 درصد و دوره بازگشت سرمایه 5/4 سال به عنوان مدل بهینه سیستم تولید همزمان آب و برق معرفی شده است.
    کلیدواژگان: سیستم تولید همزمان، آب شیرین کن چندمرحله ای تبخیری، نیروگاه سیکل ترکیبی، دوره بازگشت سرمایه، نرخ بازده داخلی
|
  • Hamid Reza Mohammadi, Masoud Hajiakbari Fini Pages 2-9

    In this paper، a novel control strategy for a Shunt Active Power Filter (shunt-APF) is proposed. In the proposed control strategy which is based on a new application of the instantaneous reactive power theory، the current injected by the shunt-APF is capable of compensation for the reactive component، the harmonic components and also unbalance of the load current. In this strategy، the shunt-APF acts so that the set of load and shunt-APF is seen as a balanced three phase resistance from the source side. The simulation results in PSIM show the effectiveness of the proposed control strategy.

    Keywords: Shunt active power filter, Instantaneous power theory, Harmonics, Unbalance, Reactive power
  • Moosa Tavana, Seyed Nezameddin Ashrafizadeh Pages 10-19
    A Number of Industries release large amounts of water vapor into the atmosphere through their stacks. The flue gas can be a potential source for obtaining the required water for those industries. Separation process of water vapor by means of membrane condenser exchanger was studied. Numerical simulation of the process was conducted by COMSOL software using computational fluid dynamics. Simulation was based on solving conservation equations for solute in the membrane condenser exchanger. The tube wall is made of a specially designed porous material that is capable to extract condensated liquid from the flue gas. The tubes capture، recover، and reuse sensible and latent waste heat، along with the water vapor from the exhaust or flue gas. The clean water can be returned to the system. The nanoporous ceramic membrane tubes capture water via capillary condensation، which occurs more readily within nanoporous ceramic pores rather than with typical steel finned tube economizers. Comparison of the model results with experimental data proved the validity of the model with a deviation of less than 6%. The achieved results indicated that 20% of water and energy could be recovered only by a temperature reduction less than 10 °C if the flue gas was in regular conditions (60 °C < T <90 °C and 10% < RH < 20%).
    Keywords: Membrane condenser exchanger, Capillary condensation, Computational fluid dynamics, Water vapor, Energy recovery
  • Ebrahim Afshari, Zahra Shariati Pages 20-31
    In this study، detailed fluid flow and heat transfer in cooling plates of polymeric membrane fuel cell is studied using computational fluid dynamics (CFD) techniques. The performances of four different coolant flow field designs were compared in terms of the maximum surface temperature، temperature uniformity and pressure drop characteristics. The results indicate that the porous flow field with metal foaming structure is the best model for reducing surface temperature difference، maximum surface temperature and maximum average temperature among the other models which were studied in this paper. On the other hand، because of high permeable coefficient، coolant fluid pressure drop is rather low in the model (1. 4kPa in comparison with 1. 7kPa and 6. 5kPa at serpentine fields). So the model has the potential to be used as coolant fluid distributor to improve fuel cell performance، of course further optimization is required to improve the design.
    Keywords: Polymer electrolyte membrane fuel cell, Cooling flow field, Metal foam, Uniform temperature distribution
  • Mehran Ameri, Maryam Salajeghe Pages 32-39
    This paper investigates the effects of subcooling the condenser outlet refrigerant in a compression refrigeration by an absorption refrigeration in an integrated refrigeration system from energy view point. For this purpose the thermodynamic system is analyzed، base on the mass and energy equation and also the effects of operating parameters such as prime mover، ambient temperature and evaporator temperature on the work of compressor and performance of the integrated refrigeration system are considered. LiB-H2O and NH3-H2O are used as fluid pair in an absorption section. Result indicates that integrated refrigeration system with H2O-NH3 having a better EUF than LiBr-H2O integrated refrigeration system. The results show that increasing the ambient temperature and decreasing the evaporator temperature enhance the improvement of EUF and also the use of SOFC as a prime mover has significant advantages.
    Keywords: Integrated refrigeration system, Absorption chiller, Compression chiller, LiBr, H2O, H2O, NH3, Prime mover
  • Ali Jafarian, Sufia Khalili Pages 40-51
    In this research، Magneto-Hydro-Dynamic subsonic flow in a MHD generator has been simulated and its effect on efficiency and power generation of a triple cycle has been investigated. A 2D constant cross-section Faraday channel with segmented electrodes was used as MHD generator. MHD flow was assumed steady and compressible with ideal five-wave model MHD equations. Navier-Stokes equations were solved with an implicit density based method and the Poisson equation was solved by electric potential method. The suggested triple cycle consists of an open-cycle MHD as a topping cycle، gas turbine as the middle generator and steam turbine as bottoming cycle. A MATLAB code consists of the thermodynamic relations، governing the triple cycle behavior has been developed to analyze the performance of the combined cycle base on the MHD generator. Results showed that for a constant cross-section subsonic MHD generator، the maximum enthalpy extraction can be achieved for Mach numbers between 0. 3 and 0. 4 and the magnetic field between 4 and 6 Tesla. The enthalpy extraction of the MHD generator at Mach number of 0. 3 and magnetic field of 6 Tesla increases up to 12. 27%. Besides the optimum efficiency of 63. 59% is achieved compared to the combined cycle without MHD generator، which was estimated almost 40. 89%.
    Keywords: Faraday MHD generator, Combined triple cycle, Interaction parameter, Magneto, Hydro, Dynamic
  • Nazila Emamdoost, Dr Ramin Kouhikamali, Dr Ali Asghar Tofigh, Dr Yahya Palizdar Pages 52-61
    In this paper، the feasibility of using heat energy of steam turbine combined cycle power plant as the energy required to start up desalination systems has been studied. The optimal model of combined cycle power plant equipped with a multi-effect desalination plants in different design modes of the effects of desalination and steam pressure of the steam turbine output has been evaluated. In order to develop a code for designing of desalination units، mass and energy equations of desalination systems of non-linear control volume method has been solved using MATLAB and optimization model of a dual system power plant with desalination system. The demand for water and electricity in accordance with the design requirements، by the economic indicators of the payback period (PB) and internal return of rate (IRR) has been introduced. According to the results، three-effect desalination under pressure steam turbine of three bars with internal return of rate of 21. 73% and a payback period of 4. 5 years has been presented as the optimal model of combined water and power (CWP) system.
    Keywords: Cogeneration system, Multi, Effect desalination, Combined cycle power plant, Payback period, Internal return of rate