فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت انرژی - سال دوم شماره 2 (پیاپی 4، تابستان 1391)

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال دوم شماره 2 (پیاپی 4، تابستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/09/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • غلامرضا عرب مارکده، مالک محمدرضایی، محمدتقی صادق زاده صفحه 2
    مبدل ماتریسی، یک مبدل تبدیل انرژی مستقیم با ضریب توان ورودی بالاست. درمدولاسیون مبدل ماتریسی مستقیم، روش مدولاسیون بردار فضایی(SVM) با کنترل هم زمان جریان ورودی و ولتاژ خروجی استفاده می شود. در این روش، مجموع ولتاژهای خروجی فازها در نقطه اتصال ستاره بار، برابر صفر نیست؛ بنابراین ولتاژ وجه مشترک (CMV)غیر صفر در نقطه اتصال ستاره تولیدمی شود. وجود ولتاژ وجه مشترک، باعث تولیدجریان نشتی در نقطه اتصال موتور به زمین، افزایش جریان بلبرینگ موتور و کاهش عمر مفید آن می گردد. در این مقاله،روش های کاهش ولتاژ وجه مشترک، مورد مطالعه قرار می گیرد، سپس یک روش جدید برای کاهش ولتاژ وجه مشترک به میزان 57% ولتاژ لینکdc با تعداد وضعیت های کلیدزنی کمتر نسبت به روش های قبل معرفی می گردد. در این روش، از یک بردار فعال به جای بردار صفر استفاده میشود. نتایج شبیه سازی به منظور اثبات نقاط قوت روش پیشنهادی آورده شده است.
    کلیدواژگان: مبدل ماتریسی، ولتاژ وجه مشترک، مدولاسیون بردار فضایی، حذف بردار صفر
  • فرح سادات هالک، فرهنگ حسنی، علی کاوسی رحیم صفحه 13
    در این تحقیق، میزان تاثیرپذیری تابش خورشیدی از عواملی مانند فاصله زمانی از ظهر خورشیدی و غلظت نانوذرات آلاینده هوا در سه اندازه مختلف (PM10، PM2.5 و PM1.0) مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، تابش خورشیدی و غلظت آلاینده ذرات معلق (PM10، PM2.5 و PM1.0) در روزهای تابستان اندازه گیری شده و از بررسی آماری اطلاعات به دست آمده، مدل های پیش بینی کننده میزان تابش بر حسب غلظت ذرات و فاصله از ظهر خورشیدی، در سه رابطه برای PM10، PM2.5 و PM1.0 به دست آمده است. در ادامه، روابط مورد ارزیابی قرار گرفته تا از درستی و اثربخشی آن ها اطمینان حاصل شود. وقتی که مقدار واقعی تابش خورشیدی برابر 1953 کیلوژول بر متر مربع است، روابط سه گانه مذکور، میزان تابش را به ترتیب 1952، 1954 و 1953 کیلوژول بر متر مربع پیش بینی می کنند.
    کلیدواژگان: تابش خورشید، آلاینده هوا، ذرات معلق، نانوذرات، میکروذرات، مدل سازی
  • نفیسه شریفی، نیما تقوی نیا، اعظم ایرجی زاد صفحه 21
    میکروکره های توخالی نقره به روشی ساده و با استفاده از فرآیندی زیست محیطی و بهره گیری از قالب ساخته شدند. از میکروکره های کربنی که با روش گرمابی ساخته شده اند، به عنوان قالب استفاده شد. هسته کربنی با اعمال حرارت حذف شد تا کره های توخالی نقره تشکیل شود. ضخامت پوسته تشکیل شده بر روی قالب با تغییر غلظت پیش ماده ها قابل تنظیم است. با توجه به ضخامت پوسته تشکیل شده، پوسته می تواند یکنواخت و پیوسته، و یا ناپیوسته باشد. ذره های کروی نقره با سیلیکا پوشش داده شده و سپس به الکترولیت سلول خورشیدی رنگدانه ای اضافه شدند. به دلیل پراکندگی نور از این کره های نقره و در نتیجه به دام افتادن بخشی از نور که به وسیله رنگدانه های سلول خورشیدی جذب نشده بودند، افزایش 50% در چگالی جریان سلول خورشیدی اصلاح شده با ذره های کروی نقره ای دیده شد که منجر به افزایش 21% در بازده سلول فوتوولتایی می شود.
    کلیدواژگان: سلول خورشیدی رنگدانه ای، پراکندگی نور، فلز، نقره، تیتانیم دی اکسید
  • سید حسین نصرآزادانی، حسین احمدی دانش صفحه 28
    دراین مقاله، سیکل نیروگاه پالایشگاه اصفهان باظرفیت64MW موردبررسی قرارگرفته و با استفاده ازمعادلات بالانس جرم، انرژی و اگزرژی برای هریک ازاجزای سیکل، بازده اگزرژی و درصد بازگشت ناپذیری محاسبه شده است. همچنین نتایج حاصل از آنالیز اگزرژی، بویلر را مهم ترین عامل نابودی اگزرژی معرفی می کند که 61/2% درصد ازکل اگزرژی ورودی به سیکل راشامل می شود. باتوجه به مطالعات انجام شده، افزایش دمای آب تغذیه، تاثیر به سزایی درکاهش تلفات اگزرژی دارد، لذا پیشنهادهایی درباره چگونگی افزایش دمای آب تغذیه داده شده است. باتوجه به محاسبات انجام شده دراین مقاله، نیروگاه پالایشگاه اصفهان، به ازای هر°C 20 افزایش دمای آب تغذیه، افزایش راندمان اگزرژی سیکل به میزان 6/0 درصد، افزایش راندمان اگزرژی بویلر به میزان 4/0 درصد و همچنین بافرض قیمت سوخت، اعلام شده از قسمت برآورد هزینه های پالایشگاه اصفهان به ازای هرتن 198دلار، سالیانه حدود 520000 دلارصرفه جویی اقتصادی خواهدداشت.
    کلیدواژگان: تحلیل انرژی، تحلیل اگزرژی، نیروگاه پالایشگاه اصفهان، بازگشت ناپذیری، گرمایش آب تغذیه
  • هامون پورمیرزاآقا، رضا ابراهیمی صفحه 40
    در این مقاله، به بررسی عملکرد ترمودینامیکی سیستم ترکیبی توربین گاز مجهز به پیل سوختی اکسید جامد لوله ای با سوخت هیدروژن پرداخته شده است. کلیه اجزای سیستم، جداگانه به کمک روابط ترمودینامیکی مدل سازی شده است. آثار پارامترهای مختلف بر راندمان سیکل و آنتروپی تولیدی سیستم ترکیبی، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای صحت کار، نتایج حاضر با نتایج مراجع معتبر مقایسه شده و مطابقت خوبی مشاهده شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که با افزایش دمای ورود به توربین، راندمان سیستم ترکیبی کاهش می یابد، این در حالی است که توان سیستم افزایش می یابد. همچنین، افزایش دمای ورود به توربین و افزایش نسبت فشار، باعث افزایش آنتروپی تولیدی و در نتیجه افزایش برگشت ناپذیری سیستم می شود. نتایج تحقیق در نقطه طراحی نشان داد که 60 % برگشت ناپذیری سیستم ناشی از محفظه احتراق و پیل سوختی (%32 میزان آنتروپی تولیدی، سهم محفظه احتراق و 28 % سهم پیل سوختی اکسید جامد) و 17 % نیز سهم مبدل حرارتی است. همچنین سیستم ترکیبی دارای راندمان 56/9% می باشد، در حالی که سیستم بدون پیل سوختی دارای راندمان 31/4% است که نشان از عملکرد فوق العاده سیستم ترکیبی دارد.
    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز، آنتروپی تولیدی، راندمان
  • قنبر علی شیخ زاده، مریم اربابان صفحه 52
    جریان جابجایی آزاد آرام نانوسیال آب‐مس بین دو استوانه هم محور افقی با پره های شعاعی روی استوانه داخلی به طور عددی مطالعه شده است. استوانه داخلی و خارجی به ترتیب در دمایTo Ti و (Ti>To) قرار دارد. معادلات اساسی با شرایط مرزی معین با استفاده از روش حجم محدود حل شده اند. طرح پیوندی برای گسسته سازی جمله جابجایی و الگوریتم سیمپلر برای ارتباط میدان سرعت و فشار در معادلات مومنتوم استفاده شده اند. تاثیر افزایش طول پره ها، تغییر عدد رایلی و تغییر کسر حجمی نانوذرات بر میدان جریان و انتقال حرارت در حلقه بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش طول پره ها عدد ناسلت کاهش ولی نرخ انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین با افزایش کسرحجمی نانوذرات عدد ناسلت و نرخ انتقال حرارت افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: پره شعاعی، حلقه هم محور، جابجایی آزاد، نانوسیال
|
  • G. Arab Markadeh, M. Mohammadrezaei, M.T. Sadeghzadeh Page 2
    Matrix Converter (MC) is a direct energy conversion device with high input power factor. In the Direct Matrix Converter modulation, the Space Vector Modulation (SVM) method by simultaneous control of the input current and output voltage is used. In this method sum of the phase voltages in the central point of load is nonzero, then nonzero Common-Mode Voltage (CMV) in central point is produced. Due to CMV, the leakage current at connection point between the motor and natural point is produced, then the motor bearing current is increased and effective lift time of motor is reduced. In this paper, CMV reduction methods are studied, and then a new CMV reduction method is proposed, in which the CMV is reduced to 57% of dc link voltage. In this method, an active vector is used instead of the zero vector. Simulation results are presented to verify effectiveness of the proposed approach.
    Keywords: Matrix converter, Common mode voltage, Space vector modulation, Zero voltage elimination
  • F. Halek, F. Hassani, A. Kavousi, Rahim Page 13
    In this study, the concentrations of micro and nano-sized pollutant particulates in the air and simultaneous sun radiation were monitored and then the effects of air pollutant particulates on sun radiation were evaluated. Measurements were done during summer season in the Karaj, Meshkin-dasht. Statistical investigation of the collected data, resulted three equations, indicating the effects of PM10, PM2.5 and PM1.0 concentration and distance (time) from solar noon on the amount of solar radiation. Finally, three models obtained as different independent parameters (PM10, PM2.5 and PM1.0). These equations predicted the sun radiation to be 1952, 1954 and 1953 (kj/m2), when the actual (measured) amount of this parameter was 1953 kj/m2.
    Keywords: Sun radiation, Air pollution, Particulate matter, Micro, particle, Nano, particle, Modeling
  • N. Sharifi, N. Taghavinia, A. Iraji Zad Page 21
    Silver microspheres were synthesized in an easy and environmentally friendly process by a sacrificial templating method. Carbonaceous microspheres were used as hard templates, which had been synthesized previously by a hydrothermal carbonization process. Silver spheres were synthesized by thermal removal of the core carbon component. The thickness of shell could be controlled by the concentration of precursors. Depending on the thickness, uniform or discontinuous shells are formed. The spheres were coated with SiO2, and then added into the electrolyte of a dye solar cell. The enhancement of 50% was achieved in short-circuit current density (JSC) due to the scattering and trapping of non-absorbed light inside of the sensitized TiO2 film. In addition, 21% augmentation was observed in the photovoltaic power conversion efficiency (η).
    Keywords: Dye, sensitized solar cells, Light scattering, Metals, Silver, Titanium dioxide
  • S. H. Nasr Azadani, H. Ahmadi Danesh Page 28
    In this paper, the power plant cycle of Isfahan refinery with the capacity of 64 MW was discussed and irreversibility percentage and exergy efficiency were calculated for cycle component using exergy, energy and mass balance equations. Also, the results obtained from exergy analysis introduced boiler as the most important factor for exergy destruction. Increasing feed water temperature has a significant effect on the decrease of exegy loss; therefore, there have been suggestions for increasing the feed water temperature. Considering the calculations conducted in this paper, per 20ºC increase in feed water temperature, there was 0.6% increase in the exergetic efficiency of the cycle and 0.4% increase in the boiler’s exergetic efficiency; also, assuming the fuel price of 0.198 /$kg, there was 520000 /$year economic saving.
    Keywords: Energy analysis, Exergy analysis, Power plant of Isfahan refinery, Feed water heating, Irreversible
  • H. Pourmirzaagha, R. Ebrahim Page 40
    This paper presents a gas turbine cycle combined with a solid oxide fuel cell with hydrogen fuels is thermodynamically modeled. In this way all components of the system are separately modeled. Fuel cell model presented, as well as show its behavior in different condition performance. Then, the effects of various parameters on efficiency, power and entropy generation was evaluated and for accuracy, the results were compared with results of references and show a good match. Increasing the turbine inlet temperature results in decreasing the thermal efficiency of hybrid system, however it improves the net power output. Moreover, an increase in either the turbine inlet temperature and compression ratio leads to higher rate of entropy generation and increases irreversibility of the hybrid system. The results in the design point showed that 32% of entropy generation takes place in the combustion chamber, 28% in the SOFC and 17% in recuperate. About 60% of the irreversibility takes place in the SOFC and combustion chamber. Hybrid system efficiency is 56.9%, while the system without SOFC efficiency is 31.4%, which is a combination of superior performance system.
    Keywords: Solid oxide fuel cell, Gas turbine, Entropy generation, Efficiency
  • G. A. Sheikhzadeh, M. Arbaban Page 52
    Laminar natural convection of Cu-water nanofluid between two horizontal concentric cylinders with radial fins attached to the inner cylinder has been studied numerically. The inner and outer cylinders are considered at constant temperature Ti and To respectively, with Ti>To. The governing equations with the corresponding boundary conditions have been solved by using the finite volume method. The hybrid-scheme has been used to discretize the convection terms. In order to couple the velocity field and the pressure in the momentum equations, the SIMPLER-algorithm has been adopted. The effects of variation of the Rayleigh number, the fins length and the volume fraction of nanoparticles on the fluid flow and heat transfer inside the annuli have been investigated. It is observed from the results, by increasing fins length, average Nusselt number decreases and heat transfer rate increases. Also, by increasing the volume fraction of nanoparticles, average Nusselt number and heat transfer rate increases.
    Keywords: Annuli, Nanofluid, Natural convection, Radial fin