مصطفی مافی
-
امروزه سیستم های برودتی نقش بسیار مهم و اساسی را در زندگی ما ایفا می کنند به گونه ای که جهان امروز را بدون تجهیزات سرمایشی نمی توان تصور کرد. گستره ی این لوازم هر روزه بیشتر شده و از تجهیزات نفت و گاز وسیستم های تهویه مطبوع تا نظام سلامت و اغذیه را شامل میشود. در حوزه صنعت غذا علاوه بر پیشترفت در حیطه یخچال های خانگی و سرد خانه های مواد غذایی مختلف شاهد گسترش روز افزون فروشگاه ها هستیم که از سیستم های برودتی برای خنک نگه داشتن مواد عذایی استفاده می شود. با افزایش این تعداد از تجهیزات برودتی و توجه به این امر که که این تجهیزات یکی از اصلی ترین مصرف کنندگان انرژی الکتریکی می باشند. در سال های اخیر مطالعات گسترده ای جهت بهینه سازی این تجهیزات چه از نظر مصرف انرژی و چه از نظر کا هش آلایدگی های محیط زیستی ناشی از انتشار ماده مبرد های مختلف صورت گرفته است. در این مقاله نگاهی جامع به پیشینه تبرید از گذشته دور تا به حال صورت گرفته است. همچنین با در نظر گرفتن چشم اندار های دور و لزوم استفاده از انرژی های پاک راهکاری در جهت تامین بخشی از این میزان انرژی مصرفی توسط انرژی های تجدید پذیر ارائه شده است.
کلید واژگان: تبرید, تاریخچه, یخچال, صنعت غذا, انرژی های تجدید پذیرNowadays, Refrigeration systems play a very important and essential role in humans life, so that today's world cannot be imagined without refrigeration equipment. The range of these appliances is increasing daily, ranging from oil and gas equipment to air conditioning systems and health and nutrition. In the food industry, in addition to advances in the field of home refrigerators and cold storages for types of foods, we are seeing a growing expansion of stores and supermarkets that use refrigeration systems to keep food cool. With the increasing number of refrigeration equipment and the fact that they are one of the main consumers of electrical energy, in recent years extensive studies have been conducted to optimize this equipment both in terms of energy consumption and pollution of the environment is caused by the release of refrigerant material used in these devices. This article provides a comprehensive look at the history of refrigeration from a long time ago up to now. In this article, a comprehensive study of the history of refrigeration from the distant past to the present is taken. Also, considering the Futurology in this field and the need to use clean and renewable energies, the result was that it was necessary to supply some of the energy consumed by these systems with renewable energy.
Keywords: Refrigeration, History, Refrigerator, Food Industry, Renewable Energy -
استفاده از الکترولیز آب برای تولید هیدروژن در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است زیرا در این روش، آب بدون هیچ گونه آلایندگی به گاز هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود. در این تحقیق، یک چرخه رانکین آلی و الکترولایزر مدل سازی و تحلیل شده تا از گرمای تلف شده برای راه اندازی الکترولایزر استفاده شود. توان تولید شده ی چرخه رانکین آلی برای تولید هیدروژن در یک الکترولایزر غشاء پروتونی مصرف می گردد. مدل سازی و کدنویسی برای الکترولایزر با استفاده از نرم افزار EES انجام شده است و تحلیل های ترمودینامیکی به منظور شناخت و بررسی عملکرد مدل پیشنهادی انجام گردید. به ازای دمای اواپراتور 67 درجه سلسیوس، توان چرخه رانکین آلی و بازده حرارتی به ترتیب مقادیر 220 کیلووات و %5/8 حاصل گردید. ظرفیت تولید الکترولایزر مورد نظر در این پژوهش 27 کیلوگرم بر ساعت گاز هیدروژن با دمای 80 درجه سلسیوس و فشار 101 کیلو پاسکال به دست آمد. الکترولیز آب با استفاده از جریان برق مستقیم بین دو الکترود آند و کاتد انجام شد که توسط یک غشاء از هم جدا شده بودند. پتانسیل غشایی در مقادیر مختلف چگالی جریان برای انجام اعتبار سنجی مدل شبیه سازی شده، محاسبه و مقایسه بین آنها انجام شد.کلید واژگان: کلید واژگان: الکترولایزر غشاء پروتونی, جداسازی هیدروژن, چرخه رانکین آلی, بازیابی گرمای تلف شدهThe use of water electrolysis to produce hydrogen gas has received much attention in recent years, because in this method, water is decomposed into hydrogen and oxygen gas without any pollution. In this research, an organic Rankine cycle (ORC) is simulated and analyzed to utilize waste heat to run an electrolyzer. The power generated by ORC is used to produce hydrogen gas in proton exchange membrane electrolyzer (PEME). Model and codes for the electrolyzer is done by EES software, and thermodynamic analyzes are utilized in order to examine the performance of the proposed model. For the evaporator temperature of 67 ℃, the ORC power and thermal efficiency are obtained at 220 kW and 8.5 %, respectively. The production capacity of the electrolyzer considered in this research is 27 kg per hour of hydrogen gas with a temperature of 80 ℃ and a pressure of 101 kPa. Water electrolysis is performed using direct current between two electrodes, anode and cathode, which are separated by a membrane. To validate the simulated model, membrane potential at different values of current density is calculated.Keywords: Proton exchange membrane electrolyzer, hydrogen separation, Organic Rankine Cycle, Waste heat recovery
-
هیدروژن مایع راه حلی برای ذخیره و انتقال برق است که توسط منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی زمین گرمایی تولید می شود. در این مقاله، یک چرخه رانکین آلی و الکترولیز غشا پروتونی، چرخه تبرید جذب آبی آمونیاکی و یک چرخه مایع سازی هیدروژن برای ذخیره انرژی زمین گرمایی به عنوان هیدروژن مایع شبیه سازی و تحلیل می شوند. توان تولید شده توسط چرخه رانکین آلی برای تولید گاز هیدروژن در الکترولایزر استفاده می شود، علاوه بر این، سرمایش حاصل از چرخه تبرید جذبی برای پیش خنک کردن گاز هیدروژن تا دمای منفی 9/26 درجه سانتیگراد استفاده می شود که در ادامه هیدروژن در دمای منفی 253 توسط چرخه مبرد ترکیبی مایع می شود . نوآوری این مطالعه مبتنی بر استفاده از انرژی سرد حاصل از تبرید جذبی در چرخه تولید هیدروژن مایع و ادغام فرآیند تولید هیدروژن مایع با سیستم انرژی زمین گرمایی است. با استفاده از انرژی، اگزرژی، و تجزیه و تحلیل اقتصادی، بازده چرخه نهایی در مقایسه با سیستم اولیه بهبود یافت. مصرف ویژه انرژی واحد مایع سازی 81/8 کیلووات ساعت برای هر کیلوگرم هیدروژن بود. در سه سال زمان بازپرداخت، با استفاده از آنالیز اقتصادی در سه سال دوره بازپرداخت حداقل قیمت فروش 2 دلار و 11 سنت محاسبه شد که کمتر از چرخه مشابه تولید هیدورژن مایع ارایه شده در گذشته بود.
کلید واژگان: چرخه مایع سازی هیدروژن, مصرف انرژی ویژه, تحلیل اقتصادی, انرژی زمین گرمایی, الکترولایزر غشاء پروتونیLiquid hydrogen is a solution for storing and transmitting electricity that is produced by renewable energy sources such as geothermal energy. In this paper, a Rankine cycle with a proton exchange membrane electrolyzer, an ammonia absorption refrigeration cycle, and a hydrogen liquefaction cycle are simulated and analyzed for storing geothermal energy as liquid hydrogen. The power generated by the Rankine cycle is used to produce hydrogen gas in the electrolyzer. Additionally, the cooling obtained from the absorption refrigeration cycle is used to pre-cool the hydrogen gas to a temperature of -9.26 ℃, and then the hydrogen is liquefied at -253 ℃ by a mixed refrigeration cycle. The innovation of this study is based on using the cold energy obtained from the absorption refrigeration cycle in the liquid hydrogen production cycle and integrating the liquid hydrogen production process with the geothermal energy system. By using energy, exergy, and economic analysis, the final cycle efficiency was improved compared to the initial system. The special energy consumption of the liquefaction unit is 81.8 kWh per kilogram of hydrogen. In a three-year payback period, using economic analysis, the minimum selling price is calculated to be $2.11, which is lower than a similar liquid hydrogen production cycle presented in the past.
Keywords: Hydrogen liquefaction cycle, specific energy consumption, economic analysis, geothermal energy, proton membraneelectrolyzer -
با توجه به اهمیت مایع سازی هیدروژن و پایین بودن بازدهی واحدهای مایع سازی موجود، پژوهش های زیادی در زمینه توسعه یک طرح مایع سازی مناسب انجام شده است. بهره بردن از پیکربندی های ابتکاری، استفاده از انرژی زمین گرمایی و انرژی خورشیدی به عنوان منبع گرمایی برای سامانه پیش سرمایش جذبی، در پژوهش های گوناگون مورد بررسی قرار گرفته است. در این کار یک طرحی ابتکاری برای مایع سازی هیدروژن با پیش سرمایش جذبی توسعه یافته و با کمک نرم افزار اسپن هایسیس نسخه 9 شبیه سازی شده که در آن از انرژی گرمایی موجود در دود خروجی از نیروگاه های گازی بهره برده شده است. استفاده از دو معادله حالت مجزا برای جریان های هیدروژن و مبردهای چند جزیی، پیکربندی ابتکاری، استفاده از سامانه سرمایش جذبی آمونیاکی و فرضیات واقعی درباره مبدل های گرمایی و توربوماشین ها ضمن افزایش دقت نتیجه ها، باعث بهبود پارامترهای عملکردی چرخه شده است. نتیجه های شبیه سازی نشان می دهند که طرح توسعه یافته از نظر توان ویژه مصرفی و ضریب عملکرد نسبت به سایر طرح های پیشنهادی عملکرد بهتری دارد، به طوری که توان ویژه مصرفی و ضریب عملکرد در آن به ترتیب برابر 55/4 و 27% است. در طرح پیشنهادی به دلیل لزوم نزدیک بودن واحد مایع سازی به نیروگاه، می توان از توان تولیدی نیروگاه به طور مستقیم در واحد مایع سازی استفاده نمود. این موضوع باعث حذف تلفات شبکه توزیع می شود. از دیگر قابلیت های کلیدی طرح پیشنهادی که آن را از سایر طرح ها متفاوت کرده، استفاده برای ذخیره سازی انرژی است.کلید واژگان: مایع سازی, هیدروژن, سرمایش جذبی, تبدیل ارتو-پارا, مبرد چند جزییDue to the importance of hydrogen liquefaction and the low efficiency of the existing liquefaction plants, many pieces of research are done to develop a proper liquefaction concept. Utilizing innovative configurations, the use of geothermal and solar energies for absorption pre-cooling systems have been extensively investigated through various studies. In the present study, an innovative concept for hydrogen liquefaction, which utilize absorption pre-cooling supplied by wasted heat contained in gas power-plant’s exhaust flow, is developed and simulated by Aspen HYSYS V. 9. Using two separate equations of state for hydrogen and mixed refrigerant streams and realistic assumption about heat exchangers and turbo-machines have increased the accuracy, besides making it practical. The simulation results show that the developed concept has a better performance in terms of specific energy consumption and coefficient of performance compared to the other proposed concepts, so that the specific energy consumption and coefficient of performance are 4.55 and 27%, respectively. In addition, the suggested concept could be supplied directly by power-plant due to the requirement of being close to the power plant. This removes power distribution losses. Other key feature of the proposed concept, which sets it apart from the other concepts, is its capability to be used for energy storage.Keywords: Liquefaction, Hydrogen, Absorption refrigeration, Ortho-para Conversion, Mixed-Refrigerant
-
بخش وسیعی از کشور ایران در اقلیم گرم و خشک قرار دارد و به واسطه آن، از میزان جذب خورشید فراوانی برخوردار است. سیستم های تامین کننده آسایش دمای داخلی، سهم عمده ای از مصرف انرژی را در بخش های مختلف ساختمان دارند و با اعمال روش های طراحی غیرفعال همچون دودکش های خورشیدی می توان به حفظ شرایط حرارتی آسایش در ساختمان ها و کاهش مصرف انرژی کمک کند. در این مقاله یک ارزیابی عملکرد حرارتی از نحوه توزیع دمایی توسط برنامه شبیه سازی دیزاین بیلدر در یک ساختمان دولتی در شهر کرمان انجام گرفت و با انجام فرآیند تهویه با و بدون ادغام یک دودکش خورشیدی در جبهه جنوبی برای شرایط تابستان و زمستان ارایه شده است. در ادامه با اعمال متغیرهای فرمی دودکش به بررسی تغییرات دمایی و آسایش حرارتی در زوایای مختلف پرداخته شد تا میزان بهبود اثربخشی دودکش های خورشیدی در زوایای 40 الی 90 درجه در گام های 10 درجه ای نسبت به خط افق به روش حل پارامترهای میانگین سرعت هوا و نرخ جریان حجمی تعین گردد و در نهایت با استفاده از روش دینامیک سیالات (CFD) نرم افزار دیزاین بیلدر به بررسی توزیع دمایی و نحوه جریان هوا پرداخته شد که نتایج این پژوهش حاکی از آن بود که در بهترین حالت ادغام دودکش های خورشیدی با زاویه 40 درصد می تواند میزان مصرف انرژی کل را حدود 16 درصد بهینه نماید و شاخص آسایش حرارتی را از میانگین مقدار آن را در ماه جولای (تیرماه) از 2.97 واحد به 2.25 واحد و در ماه ژانویه (دی ماه) از مقدار -2.93 به مقدار -2.24 رسیده است و مقادیر آن به بازه استاندارد اشری 55 و ایزو7730 نزدیک تر شده است. با این حال، دودکش خورشیدی مستقل قادر به برآورده کردن راحتی حرارتی به میزان قابل توجهی در هوای گرم شدید نیست.کلید واژگان: آسایش حرارتی, بهینه سازی انرژی, دودکش خورشیدی, دیزاین بیلدر, اقلیم گرم وخشک, کرمانA large part of Iran is located in a hot and dry climate and due to it, has a high amount of sun absorption. Indoor temperature comfort systems play a major role in energy consumption in various parts of the building, and by applying passive design methods such as solar chimneys can help maintain comfortable thermal conditions in buildings and reduce energy consumption. In this study, a thermal performance evaluation of the temperature distribution was performed by Design Builder simulation program in a building with office use in Kerman. Is. Then, by applying the chimney form variables, temperature changes and thermal comfort were studied at different angles to improve the effectiveness of solar chimneys at angles of 40 to 90 degrees in 10 degree steps relative to the horizon by solving the parameters of average air velocity and The volumetric flow rate of the flow was determined and finally, using the fluid dynamics (CFD) method of Design Builder software, the temperature distribution and the flow of air were investigated. Percentage can optimize the total energy consumption by about 16% and increase the thermal comfort index from its average value in July from 2.97 units to 2.25 units. Meanwhile, the average value of thermal comfort index in January has risen from -2.93 to -2.24 and its values are closer to the standard range of Ashrae 55 and ISO 7730. However, an independent solar chimney is not able to meet the thermal comfort significantly in extreme hot weather,, and other solutions are needed to provide proper ventilation.Keywords: Thermal Comfort, - Energy optimization -, Solar Chimney, - Design Builder - Hot, dry climate
-
هیدروژن در مقایسه با سوخت های فسیلی بدلیل ارزش گرمایی بالاتر و خروجی کربن صفر درهنگام مصرف، بسیار مورد توجه است. اقتصادی ترین روش نگه داری گاز هیدروژن مایع سازی است. در این پژوهش، گاز هیدروژن با استفاده از سرمایش چرخه پریکو و سیستم تبخیر گاز طبیعی مایع، پیش سرد شده و سپس با استفاده از چرخه سرد کننده مبرد ترکیبی مایع می شود. نوآوری این تحقیق پیشنهاد یک چرخه مایع ساز هیدروژن با کارایی بالاتر بر پایه استفاده از سرمایش سیستم تبخیر کننده گاز طبیعی مایع است، در چرخه پیشنهادی نسبت به چرخه مشابه، چرخه سرد کننده پریکو جایگزین چرخه نیتروژنی شده و در قسمت سرمایش نهایی از چرخه سرد کننده مبرد ترکیبی استفاده شده است، طراحی جدید موجب کاهش کار مصرفی در بخش فشرده سازی شده که نتیجه آن، کاهش هزینه برق مصرفی به ازای تولید یک کیلوگرم هیدروژن مایع نسبت به چرخه با مشخصات مشابه است. آنالیز انرژی، اگزرژی و اقتصادی برای چرخه پیشنهادی انجام شده است. در چرخه مایع سازی هیدروژن پیشنهادی با ظرفیت 14 تن در ساعت، مقدار مصرف انرژی ویژه 15 % و دوره برگشت سرمایه 20 % ، نسبت به چرخه با مشخصات مشابه کاهش یافته اند.
کلید واژگان: مایع سازی هیدروژن, تبخیر گاز طبیعی مایع, آنالیز حساسیت, مصرف انرژی ویژه, مبرد ترکیبیUsing Hydrogen instead of fossil fuels has grown significantly due to its high energy density and zero carbon emission during consumption. The most economical method of storing hydrogen is liquefaction. In this study, after pre-cooling by the cold energy of the PRICO and liquefied natural gas (LNG) regasification systems, hydrogen gas enters the next stage and it liquefies by a mixed refrigeration cycle. The novelty of this cycle is based on the new design of a high-efficiency hydrogen liquefaction cycle which is using the cold energy of a LNG regasification process, in turn, results in less power consumption in the compression part and also less cost of power consuming for one kilogram of liquid hydrogen compared to that for a similar cycle. Energy, exergy, and economy analyses are implemented to investigate the proposed cycle. In the proposed hydrogen liquefaction cycle with the capacity of 14 tons per hour, the specific energy consumption (SEC) 15 % and payback period 20% decreased in comparison to the similar cycle.
Keywords: Hydrogen Liquefaction, LNG Regasification, Sensitivity Analysis, Specific Energy Consumption, Mixed Refrigerant -
واحدهای مایع سازی قله سایی با توجه به کاهش 600 برابری حجم گاز طبیعی، مطلوب ترین شیوه برای ذخیره سازی گاز طبیعی مازاد در فصول گرم سال و استفاده از آن در ایام سرد سال در مجاورت صنایع انرژی بر است. در این پژوهش ضمن انتخاب نیروگاه چرخه ترکیبی شهید رجایی، چرخه مبرد چندجزیی یک طبقه ای با هدف تامین سوخت موردنیاز کل واحدهای این نیروگاه برای 60 روز کارکرد، شبیه سازی شد و مورد تحلیل فنی قرار گرفت. در ادامه میزان سرمایه گذاری اولیه و هزینه های جاری واحد مایع سازی گاز طبیعی محاسبه شد. ارزیابی اقتصادی طرح بر اساس روش ارزش خالص فعلی با فرض نرخ تنزیل 12 درصد بیانگر دوره بازگشت سرمایه ای معادل 3/4 سال است. تحلیل حساسیت نسبت به تغییرات نرخ تنزیل و هزینه سرمایه گذاری اولیه از دیگر مواردی است که در این پژوهش مدنظر قرار گرفت. نتایج نشان می دهد حتی با افزایش نرخ تنزیل تا 40 درصد و یا افزایش 50 درصدی هزینه سرمایه گذاری اولیه نیز احداث واحد مایع سازی توجیه اقتصادی دارد اما با توجه به عمر 20 ساله طرح، چنین دوره بازگشت سرمایه ای چندان مطلوب نیست.
کلید واژگان: مایع سازی گاز طبیعی, قله سایی, مبرد چندجزئی, نیروگاه شهید رجائی, ارزیابی اقتصادی, تحلیل حساسیتConstructing peak-shaving liquefaction units with 600 times reduction in volume of natural gas, is the most desirable way to store surplus natural gas in the warm seasons and using it in cold seasons of the year. In this research, along with selecting Shahid Rajaee power plant in Qazvin as case study, the natural gas liquefaction cycle with mixed refrigerant with the purpose of supplying the fuel of total unit of this power plant for 60 days was established; and subjected to technical analysis. Then the amount of initial investment and current costs of the natural gas liquefaction unit is calculated. The economic evaluation of the project based on the net present value method and 12 percent discount rate assumption indicates the payback period is 4.3 years. Sensitivity analysis about variation in discount rate and initial investment cost is another consideration in this study. The results show that even with an increase in the discount rate up to 40% or 50% increase in the initial investment cost, the construction of liquefaction unit is economically justified, but by considering that the life cycle of project is 20 years, such a payback period is not much desirable.
Keywords: Natural Gas Liquefaction, Peak shaving, Mixed Refrigerant, Shahid Rajaee Power Plant, Economic evaluation, Sensitivity analysis -
نشریه کارافن، سال هجدهم شماره 56 (زمستان 1400)، صص 395 -410
در دهه های اخیر استفاده از منابع طبیعی انرژی همچون نور و انرژی خورشید در بخش ساختمان سازی و معماری، بسیار مفید واقع شده است. این پژوهش با هدف بررسی تاثیر مکان قرارگیری بازشوها بر چگونگی توزیع جریان هوای داخلی برای آسایش حرارتی کاربران و تهویه طبیعی و نیز چگونگی توزیع فاکتور نور روز در فضا و میزان pmv، انجام گردیده است. بنابراین در راستای اهداف تحقیق، گردش هوا، سرعت باد، دمای هوا و عامل نور روز در 16 طرح از قرارگیری بازشوها در یک فضای معماری مسکونی معکب شکل در اقلیم گرم و خشک شهر یزد به عنوان مدل مطالعاتی بررسی شده است. در مقاله حاضر از روش مدل سازی کامپیوتری، مطالعات کتابخانه ای و میدانی بهره برده شده است؛ به این صورت که تحلیل های گردش هوا، سرعت باد، دمای هوا و میزان رضایت مندی کاربران (PMV) با استفاده از روش CFDدر نرم افزار دیزاین بیلدر (Design Builder) و میزان توزیع فاکتور نور روز (DF)، نرخ یکنواختی (Uo) و شدت روشنایی (Illuminance) با استفاده از نرم افزار ریلوکس (Relux) انجام شده است. نتایج نشان می دهد که قرارگیری یک بازشو در جهت وزش باد غالب و دو بازشوی دیگر در جهات کناری آن، توانسته جریان و تلاطم هوایی مطلوب را با سرعت و گردش هوایی مناسب، به منظور ایجاد شرایط آسایش حرارتی کاربران در فضا فراهم آورد. در طرح انتخابی، میزان شاخص رضایتمندی کاربران از فضا (PMV) 5 درصد نسبت به سایر سناریوها بیشتر است. همچنین میزان توزیع عامل نور روز، شدت روشنایی و رسیدن به حد آسایش بصری نیز (نرخ یکنواختی= 0.6) در محدوده مناسبی است.
کلید واژگان: تهویه طبیعی, روش CFD, موقعیت بازشوها, آسایش حرارتی, نور روزKarafan, Volume:18 Issue: 56, 2022, PP 395 -410In recent decades, the use of natural energy sources such as light and solar energy in the field of construction and architecture has been very useful. The aim of this study was to investigate the effect of the location of openings on indoor air flow distribution for thermal comfort of users and natural ventilation, in addition to the distribution of daylight factor and pmv in space. Air circulation, wind speed, air temperature and daylight factor in 16 scenarios of placement of openings in a cube-shaped residential architecture was studied in the hot and dry climate of Yazd as a case study. In addition, in the present article, computer modeling method, library studies and field measurement were used. The analyses of air circulation, wind speed, air temperature and user satisfaction (PMV) were carried out using CFD method in Design Builder software and the amount of daylight factor (DF) distribution, uniformity rate (Uo) were analysed using Relux Software. The results indicated that the placement of one opening in the direction of the prevailing wind and the other two openings in its lateral directions provided the desired air flow and turbulence with appropriate speed and air circulation creating thermal comfort conditions for users in space. The amount of ventilation and air circulation in space, speed, temperature and distribution were balanced. In this scenario, the user satisfaction index (PMV) was 5% higher than other scenarios and the amount of daylight distribution and visual comfort (uniformity rate = 0.6) were in the appropriate range.
Keywords: Natural Ventilation, CFD Method, Window position, Thermal Comfort, Daylight -
تغییرات دمای محیط و نرخ جریان گاز خوراک از جمله پارامترهایی است که در طراحی واحدهای مایع سازی گاز طبیعی با کاربری قله سایی باید مدنظر قرار گیرند. در این تحقیق، یک سیستم مایع ساز جهت ذخیره سازی گاز موردنیاز یک نیروگاه با توان تولیدی 332 مگاوات برای 60 روز اوج سرما در فصل سرد، طراحی و اثرات تغییرات دمایی محیط و همچنین تغییر دبی گاز خوراک بر عملکرد آن، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج تحقیق بیانگر این موضوع است که در شرایط کمینه دما، اختلاف دمای مینیمم در مبدل چندجریانی با شیب ملایمی افت پیدا خواهد کرد در حالی که در شرایط بیشینه دما، اختلاف دمای مینیمم در مبدل چندجریانی با شیب تندی افت پیدا می کند که خطر تداخل دمایی را به همراه خواهد داشت. همچنین بررسی تغییرات دبی گاز خوراک در عملکرد چرخه بیانگر این مهم است که در دماهای زیر نقطه طراحی (حالت پایه)، افزایش دبی گاز خوراک، سبب افزایش ملایم اختلاف دمای مینیمم در مبدل خواهد شد. اما در دماهای بالای نقطه طراحی (حالت پایه)، افزایش دبی گاز خوراک سبب کاهش شدید اختلاف دمایی مینیمم خواهد شد.کلید واژگان: فرآیند مایع سازی مبرد چندجزیی, قله سایی, دماهای کمینه و بیشینه, شرایط خوراک, عملکرد چرخهChanges in the ambient temperature and feed gas flowrate are among the parameters that should be taken into account when designing peak-shaving single mixed refrigerant liquefaction processes. In this investigation, a liquefying system for storing the required gas energy for a typical 332 MW power plant during a 60-days cold season peak period was designed and its function under varying ambient temperature and also feed gas flowrate was studied. The results indicate that in minimum temperature condition, the minimum temperature difference in the multiflow heat exchanger will decrease with a slight slope, while with in maximum temperature condition, the minimum temperature difference in the multiflow heat exchanger will drop with a steep slope that show the risk of temperature cross during maximum temperature condition. Also, the study of changes in the flowrate of feedgas indicates that in the environmental conditions below the design point (base state), increasing the feed gas flowrate occasion increase the minimum temperature difference in the heat exchanger. But in the environmental conditions above the design point (base state), the increase in feed gas flowrate will result in a sharp decrease in the minimum temperature difference.Keywords: Single mixed refrigerant process, Peak shaving, Minimum, maximum temperatures, Feed conditions, Cycle performance
-
در مطالعه حاضر برای استفاده بهینه از انرژی کرایجونیک LNG و کاهش تلفات اگزرژی ناشی از اختلاف دمای بالا در فرایند انتقال گرما، دو چرخه جدید ترکیبی توان-تبرید معرفی گردید. چرخه های ترکیبی جدید شامل یک چرخه تبرید تراکمی-اجکتوری و دو چرخه رانکین با فشار کاری پایین و بالا می باشد که در آن توان مورد نیاز کمپرسور چرخه تبرید تراکمی-اجکتوری توسط توان تولیدی در توربین های دو چرخه رانکین تامین می شود. از مزایای دو چرخه جدید ترکیبی می توان به افزایش انرژی سرمایی کسب شده در مقایسه با تبخیر مستقیم LNG اشاره نمود. با استفاده از قوانین اول و دوم ترمودینامیک و فرض مدل سطح ثابت برای اجکتور تحلیل ترمودینامیکی و همچنین بهینه سازی برای هر دو چرخه جدید ترکیبی توان-تبرید انجام شد. با تحلیل پارامترهای طراحی مشاهده شد که با افزایش فشار تخلیه پمپ و کاهش فشار خروجی توربین چرخه رانکین فشار پایین راندمان گرمایی بیشینه، راندمان اگزرژی بیشینه و نسبت افزایش انرژی سرمایی در هر دو چرخه جدید ترکیبی توان-تبرید افزایش می یابد. با انجام بهینه سازی در مرزهای تعیین شده برای پارامترهای طراحی، بیشینه راندمان گرمایی و راندمان اگزرژی در چرخه І به ترتیب برابر %31/77 و %69/23، و در چرخه ІІ %49/87 و 95%/23 شد همچنین بیشترین نسبت افزایش انرژی سرمایی قابل کسب نسبت به تبخیر مستقیم LNG، در دو چرخه І و ІІ به ترتیب %37/63 و %9/73 بدست آمد.کلید واژگان: انرژی کرایجونیک, LNG, چرخه نوین ترکیبی, اجکتور, راندمان, تلفات اگزرژیThe present study aimed to introduce two novel power-refrigeration combined cycles into optimal usage of LNG cryogenic energy and reducing exergy losses due to high-temperature difference in the heat transfer process. The combined cycles include a compression-ejector refrigeration cycle and two low and high-pressure Rankine cycles in which the power required to operate the compression-ejector refrigeration cycle’s compressor is provided by the power generated by the two-cycle Rankin turbines. Increasing the cooling energy compared to direct LNG evaporation is considered as the benefits of the novel combined cycles. A thermodynamic analysis, along with optimizing both novel combined power-refrigeration cycles, was performed through the first and second thermodynamics laws and the fixed surface model assumption for the ejector. Analyzing the design parameters demonstrated that the maximum thermal and exergy efficiency and maximum refrigeration increasing ratio in both novel combined power-refrigeration cycles increase as the pump discharge pressure increases and the output pressure of Rankine cycle turbine reduces. The maximum thermal and exergy efficiency in cycle (І) were 77.31% and 23.69%, and 87.49% and 23.95% in cycle (ІІ), respectively through performing optimization in the boundaries set for the design parameters. Finally, the highest refrigeration increasing ratio to direct evaporation of LNG for cycle І and ІІ was 63.37% and 73.9%, respectively.Keywords: Cryogenic energy, LNG, novel combined cycle, Ejector, Efficiency, exergy losses
-
انتخاب نوع شیشه همواره نقش مهمی در سازه کالبدی در معماری اسلامی داشته است. این انتخاب تاثیر مستقیمی بر انرژی و مصرف آن در بناها دارد. در این میان، رنگ آبی لاجوردی به عنوان یکی از رایج ترین رنگ ها در معماری اسلامی مورد توجه ویژه ای قرار داشته است. د پژوهش حاضر به موضوع نوع پنجره نورگیر داخلی در مجتمع های تجاری شهر مشهد به دلیل اهمیت آن در میزان بار سرمایش؛ گرمایش؛ روشنایی، تهویه و درجه حرارت داخل ساختمان پرداخته شده است. باتوجه به این اهمیت، در پژوهش حاضر با استفاده از روش تحقیق تطبیقی؛ به شبیه سازی مناسب ترین نوع شیشه در مجتمع های تجاری دارای نورگیر داخلی با استفاده از نرم افزار دیزاین بیلدر پرداخته میشود. بدین منظور ابتدا مجتمع الماس شرق شهر مشهد در نرم افزار شبیه سازی گردید و سپس به منظور تعیین مناسب ترین نوع شیشه نورگیر داخلی مجتمع های تجاری، از لحاظ تاثیر بر بارگرمایش، سرمایش، روشنایی، تهویه و درجه حرارت در مجتمع تجاری الماس شرق شهر مشهد؛ 5 نوع شیشه انتخاب گردید و با شبیه سازی آن ها در نورگیرداخلی مجتمع تجاری مذکور در دو حالت Hvac خاموش و روشن؛ مشخص گردیدکه در مجتمع تجاری الماس شرق شهر مشهد به لحاظ نوع شیشه؛ شیشه ترموکورومیک مناسب ترین نوع شیشه در راستای کاهش درجه حرارت، میزان مصرف انرژی سرمایشی به میزان 10%، و افزایش ورود روشنایی طبیعی در مجتمع های تجاری اقلیم سرد و خشک شهر مشهد در هر دو حالت سیستم تهویه خاموش و روشن میباشد.
کلید واژگان: نورگیر داخلی, شیشه, آسایش حرارتی, عملکرد اقیمی, شبیه سازی مصرف انرژیIslamic Art Studies, Volume:18 Issue: 42, 2022, PP 464 -479The choice of glass has continuously played an important role in the physical structure of Islamic architecture and this selection has a direct impact on energy consumption. Meanwhile, azure blue as one of the most common colors in Islamic architecture, has received special attention. The present study seeks to study the type of indoor skylights in commercial complexes of Mashhad due to its importance in the amount of cooling load; heating; lighting, ventilation and indoor temperature. Due to this prominence, in the present study, by using a comparative research method; the most suitable type of glass in commercial complexes with indoor skylights is simulated using Builder Design software. For this purpose, primarily, the Almas Sharq Complex of Mashhad was simulated in software and then in order to determine the most appropriate type of interior skylight in commercial complexes, in terms of the effect on heating load, cooling, lighting, ventilation and temperature in the commercial complex; five types of glass were selected in two Hvac states, on and off. It was found that in the Almas Sharq complex of Mashhad in regard to the type of glass applied, the Thermochromics glass is the most suitable type of glass in order to reduce the temperature by 10%, and increase the entry of natural light in the cold and dry climate commercial complexes of Mashhad in both modes of ventilation system on and off.
Keywords: Indoor skylight, Glass, Thermal Comfort, Climatic performance, Energy consumption simulation -
از گذشته دور تاکنون مسئله مدیریت انرژی از دغدغه های انسان در معماری بوده است. موضوع پوسته های ساختمان به دلیل اهمیت آن به عنوان اولین عنصر خارجی ساختمان در مدریت انرژی دارای اهمیت ویژه ای است. اشاره دارد. مطالعه بناهای تاریخی در ایران نشان می دهد این مسئله در گذشته نیز مورد توجه معماران بوده است. شهر شیراز یکی از شهرهای کهن ایران است که دارای بناهای تاریخی و سنتی متعددی است. مسئله ای که می توان اینجا مطرح کرد تطبیق روش های نوین در مصرف انرژی با نورگیر بناهای سنتی در شهر شیراز است. این پژوهش به روش توصیفی و تحلیلی و با رویکرد کمی و کیفی در صدد پاسخگویی به این مسئله است. با توجه به این اهمیت، در پژوهش حاضر درصد بهینه بازشوها، زاویه بهینه لوورها و شیشه بهینه در یک ساختمان بلندمرتبه مسکونی با استفاده از نرم افزار Design Builder شبیه سازی شده است. بدین منظور ابتدا برای درصد بهینه بازشوها، درصد پنجره های بیرونی از 0% تا 100% هر با گام 10% مورد بررسی قرار گرفت، سپس برای تعیین بهترین زاویه لوور در ساختمان در سه جبهه جنوب، شرق و غرب، 17 حالت مختلف زاویه لوور در نظر گرفته شد و به منظور تعیین شیشه بهینه در جداره بیرونی ساختمان جهت تاثیر آن ها بر بار سرمایش ساختمان سه نوع شیشه انتخاب گردید. با توجه به اینکه نورگیرها در معماری سنتی کارایی لازم را داشته اند و سال ها مورد استفاده قرار گرفته و نتایج استفاده از آن ها مشخص می باشد و اکثر روش های سنتی نورپردازی و کنترل نور قابل جایگزینی با روش های نوین طراحی پوسته ها با همان عملکرد و کیفیت می باشد لذا می توان از روش هایی که در گذشته در طراحی نورگیرها در ساختمان ها استفاده می شده است برای ساختمان های جدید نیز الگوبرداری نمود.
اهداف پژوهش1-شناخت بهترین حالت موقعیت پنجره در راستای کاهش مصرف انرژی و آسایش ساکنان ساختمان.2-استفاده از الگوهای استفاده شده در نورگیرهای سنتی در ساختمان های امروزی در جهت کاهش انرژی.
سوالات پژوهش1.آیا با بهینه سازی نورگیرها در ساختمان بلندمرتبه مسکونی تا چه میزان می توان در مصرف انرژی صرفه جویی نمود؟2- آیا نورگیرهای سنتی قابلیت تطبیق و الگوبرداری برای ساختمان های امروزی را دارند؟
کلید واژگان: مصرف انرژی, بازشوهای بهینه, نورگیرهای سنتی, بناهای سنتی شیراز, خانه های مسکونی بلندمرتبه -
سهم عمده ای از مصرف انرژی با بهره گیری از تجهیزات مکانیکی تامین می گردد. روش طراحی غیرفعال می تواند به حفظ شرایط حرارتی آسایش در ساختمان ها و کاهش مصرف انرژی کمک کند. به طور خاص، اجرای دودکش های خورشیدی در جهت تهویه هوای داخلی ساختمان باعث کاهش راندمان انرژی می شود. در این مقاله یک ارزیابی عملکرد آسایش حرارتی در یک ساختمان دولتی با و بدون ادغام دودکش خورشیدی توسط برنامه شبیه سازی دیزاین بیلدر مدل سازی شده و با استفاده از روش دینامیک سیالات (CFD) به بررسی توزیع دمایی و نحوه جریان هوا پرداخته شد که نتایج نشان داد که ادغام دودکش های خورشیدی می تواندPMV (میانگین رای پیش بینی شده) را به میزان 55 درصد نسبت به ساختمان پایه کاهش دهد و مقادیر آن به بازه استاندارد اشری 55 و ایزو7730 نزدیک گردد. در ادامه تحقیق آزمایش-هایی بر ایجاد حفره تحتانی دودکش انجام گرفته شد که مکش هوای بیرون به داخل دودکش را به عهده دارد و نتایج آن به افزایش عملکرد دودکش های خورشیدی و نزدیک کردن به معیار آسایش حرارتی فنگر انجامید. بطوریکه معیار آسایش حرارتی PMV از 63/4 واحد به میزان 56/2 واحد و میانگین دمای هوای اتاق ها در گرم ترین ماه سال (جولای) از 21/36 درجه سانتی گراد به 61/33 درجه رسید که میانگین دما، مقدار 6/2 درجه سانتی گراد کاهش پیدا کرده است. به طورکلی، سیستم ترکیبی دودکش خورشیدی و با تزریق هوا از کف آن، میزان تهویه بالاتری را در محیط داخلی ایجاد می کند و پتانسیل بالاتر آن را به عنوان یک سیستم تهویه غیرفعال در اقلیم گرم خودنمایی می کند.
کلید واژگان: دودکش خورشیدی, ارزیابی حرارتی &ndash, اقلیم گرم و خشک, دیزاین بیلدرThe major share of energy consumption in the building sector includes cooling and heating systems. However, today the need for thermal comfort of users is met by using mechanical equipment. Passive design method can help maintain comfortable thermal conditions in buildings and reduce energy consumption by minimizing the use of mechanical or electromechanical air conditioning systems. In particular, the implementation of solar chimneys to ventilate the interior of the building reduces energy efficiency. Solar chimney is a passive and innovative design. In this article, an evaluation of thermal comfort performance in a government building with and without solar chimney integration in Kerman is presented, which is modeled by Design Builder simulation program and using fluid dynamics method. (CFD) The temperature distribution and airflow were studied. The results of this study showed that the integration of solar chimneys can reduce the PMV (predicted average vote) by 55% compared to the base building and its values to The standard range of Ashri 55 and ISO 7730 is approaching. In the continuation of the research, experiments were performed on creating the lower cavity of the solar chimney. So that the PMV thermal comfort criterion from 4.63 units to 2.56 units and the average room temperature in the hottest month of the year (July) from 36.21 degrees Celsius to 33.61 degrees
Keywords: Solar Chimney, Thermal Assessment - Hot, Dry Climate, Builder Design -
زمینه و هدف
هدف از این پژوهش دستیابی به مناسب ترین فرم و ارتفاع سقف نورگیرداخلی جهت کاهش میزان انرژی مصرفی، بارسرمایش و لایه بندی حرارتی درساختمان های تجاری اقلیم سرد و خشک شهر مشهد می باشد.
روش بررسیجهت بررسی داده های کمی از نرم افزار فلوینت و معادلات ریاضی استفاده شده است. ابتدا ساختمان تجاری الماس شرق شهرمشهد با نورگیرداخلی به فرم کروی با ارتفاع 5 متر انتخاب و پس ازاندازه گیری میدانی و ثبت داده ها توسط دیتالاگرها، در نرم افزار فلوینت شبیه سازی و سپس فرم های رایج نورگیرداخلی (کروی، منشوری، سهموی و مسطح در ارتفاع های 3متر،5 متر،7متر و10متر)جایگزین آن شدند و در جهت سنجش میزان لایه بندی حرارتی، ازفرمول های ریاضی استفاده شد.
یافته هابا توجه به مشاهدات میدانی و اندازه گیری داده ها، طبقه پنجم و زیرسقف نورگیرداخلی به دلیل نفوذ نورخورشید و عدم تهویه هوا، محدوه بحرانی لایه بندی حرارتی است و کل سال از محدوده آسایش حرارتی خارج است. لذا میزان مصرف انرژی نیز درطول سال درجهت تامین آسایش حرارتی در این طبقات زیاد است که با کاهش سطوح جداره نورگیرداخلی و استفاده از مصالح با ظرفیت حرارتی بالا می توان آن را کاهش داد.
بحث و نتیجه گیریفرم مسطح با ارتفاع سقف 3 متر، بدلیل کاهش سطوح جداره نورگیرداخلی و اختلاف دما میان طبقات، مناسب ترین فرم سقف و ارتفاع نورگیرداخلی جهت کاهش میزان انرژی مصرفی و بارسرمایش تا 7 درصد و کاهش لایه بندی حرارتی در ساختمان های تجاری اقلیم سرد و خشک شهر مشهد می باشد.
کلید واژگان: نورگیر داخلی, لایه بندی حرارتی, انرژی مصرفی, آسایش حرارتی, اقلیم سرد وخشکBackground and ObjectiveIn recent decades, atriums have been installed in public buildings to optimize energy consumption and provide thermal comfort, and therefore have always been of interest to mechanical engineers, architects and designers. Atrium also created different microclimates with different thermal layers in its lower space, which affected the cooling load and thermal comfort inside the building.Therefore,the purpose of this research, is to find the most suitable form and height of atrium for reducing energy consumption and heat stratification in commercial buildings of Mashhad city with cold and dry climate.
MethodThis research has used fluent software and Mathematical equations. Initially, Almase Shargh commercial building in Mashhad with central atrium in a spherical form of 5 m height was selected and after field measurements and data recording by dataloggers, the common atrium forms (spherical, prismatic, parabolic and flat at 3 m, 5 m, 7 m and 10 m) were replaced and in order to measure the heat stratification, the Mathematical formulas was used.
FindingsAccording to field observations and data measurements, the fifth floor and attic of the indoor skylight due to the influence of sunlight and lack of air conditioning, are critical areas of heat stratification and are out of range of thermal comfort throughout the year. Therefore, the amount of energy consumption during the year to provide thermal comfort in these floors is high, which can be reduced by reducing the levels of light-absorbing interior walls and using materials with high thermal capacity.
Discussion and ConclusionThe results show that the flat form with a height of 3 meters, due to the reduction of light levels in the interior wall and the temperature difference between the floors is the most appropriate form of atrium for reducing energy consumption and cooling load up to 7% and reducing heat stratification in commercial complex in cold and dry climate of Mashhad city.
Keywords: Internal skylight, heat stratification, Energy consumption, Cold, dry climate -
نشریه یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی، سال یکم شماره 1 (بهار 1400)، صص 53 -73تحقیق حاضر به بررسی و تحلیل ترمودینامیکی دو سیستم تبرید تراکمی دو منظوره شامل سیستم تک کمپرسوری با دو اواپراتور و سیستم دو کمپرسوری(آبشاری) با کاربری در سردخانه ها با هدف تامین دو محدوده دمایی بالای صفر و زیر صفر می پردازد. هدف از این پژوهش بررسی میزان انرژی مصرفی سالانه سیستم های دومنظوره برودتی با مبردهای دوستدار محیط زیست و همچنین بررسی پارامتر های موثر بر راندمان این سیستم ها می باشد. بررسی ها نشان داد که سیستم آبشاری کارایی بالاتری داشته و بهترین مبرد از نظر عملکرد در آن R290 می باشد. همچنین مشخص گردید در سیستم تک کمپرسوری تنها مبرد R134a قابل اجراست و بقیه مبرد ها در اواپراتور فشاری زیر فشار اتمسفر ایجاد میکنند. همچنین این سیستم تنها در اقلیم گرم و مرطوب برای تمامی فصول سال قابل اجراست در حالی که سیستم آبشاری در تمامی فصول سال و در تمامی اقلیم ها قابل اجرا می باشد. مقایسه این دو سیستم نشان می دهد که با فرض ثابت بودن ظرفیت بار کل سردخانه افزایش بار برودتی در محدود دماپایین منجر به افزایش مصرف انرژی در سیستم آبشاری می گردد. همچنین مشخص شد در اقلیم گرم و مرطوب در حالت توزیع مساوی بار برودتی بین دو محدوده دمایی، میزان مصرف سالانه انرژی در سیستم آبشاری 7درصد کمتر از سیستم تک کمپرسوری است.کلید واژگان: سیستم های برودتی دومنظوره, مبردها دوستدار محیط زیست, مصرف سالانه انرژیJournal of New Applied and Computational Findings in Mechanical Systems, Volume:1 Issue: 1, 2021, PP 53 -73In this study, two types of dual-purpose compression refrigeration systems including single-compressor and dual-compressor (cascade) with different eco-friendly refrigerants to achieve two temperature ranges above zero and below zero have been investigated. The purpose of this study is to investigate the annual energy consumption of dual-purpose refrigeration systems with eco-friendly refrigerants and also to investigate the parameters affecting the efficiency of these systems. Studies have shown that the cascade system has a higher efficiency than single-compressor system and the best refrigerant in terms of performance in this system is R290. It was also found that in the single-compressor system only R134a refrigerant is applicable and the other refrigerants in the evaporator create pressure under atmospheric pressure. Also, this system is only applicable in hot and humid climates for all seasons of the year, while the cascade system is applicable in all seasons of the year and in all climates. Comparison of these two systems shows that assuming the total load capacity of the refrigerator is constant, increasing the cooling load in the low temperature range leads to increased energy consumption of the cascade system. Also founded that the annual energy consumption of cascade system is 7% lower than single compressor in the case of equal distribution of cooling load between two temperature ranges.Keywords: dual-purpose refrigeration system, eco-friendly refrigerant, annual refrigeration system
-
ایران از گاز به عنوان حامل اصلی انرژی در مصارف مختلفی بهره می برد. برقراری واحد های مایع سازی قله سایی با توجه به کاهش حجم گاز طبیعی، مطلوب-ترین شیوه برای ذخیره سازی گاز مازاد در فصول گرم سال و استفاده از آن در ایام سرد است. با توجه به هزینه های کارکردی و نگهداری بالای چرخه های مایع سازی، ابداع راهکارهایی با هدف کاهش مصرف انرژی و بهبود اقتصاد این واحدها، حایز اهمیت است. در این پژوهش ضمن انتخاب نیروگاه چرخه ترکیبی شهید رجایی قزوین ، چرخه مایع سازی گاز طبیعی با مبرد چندجزیی و پیش سرمایش تبرید جذبی با هدف تامین سوخت مورد نیاز کل واحد های این نیروگاه برای 60 روز کارکرد، شبیه سازی گردید و مورد تحلیل فنی و اقتصادی قرار گرفت و به لحاظ عملکردی با چرخه مبرد چندجزیی یک طبقه ای رایج (بدون پیش سردکن) مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که نسبت به چرخه مبرد چندجزیی یک طبقه ای بدون پیش سردکن، میزان توان مصرفی ویژه 43 %، قیمت تمام شده خرید تجهیزات چرخه مایع سازی 15 % و میزان دبی مبرد چندجزیی 69 % کاهش و عدد شایستگی به میزان 36/28 % افزایش یافته است.کلید واژگان: گاز طبیعی مایع, پیش سرمایش جذبی, بخش نیروگاهی, تحلیل فنی و اقتصادی, عدد شایستگیIran is using natural gas as the main energy carrier in many sectors. Establishing peak-shaving liquefaction units due to reduction in volume of natural gas, is the most desirable way to store surplus natural gas in the warm seasons and using it in cold seasons of the year. Due to the high cost of operating and maintenance of liquefaction cycles, inventing solutions aimed at reducing energy consumption and improving the economy of these units, is really important. In this research, along with selecting Shahid Rajaee power plant in Qazvin as case study, the natural gas liquefaction cycle with mixed refrigerant and absorption refrigeration pre-cooling with the purpose of supplying the fuel of total unit of this power plant for 60 days was established. Then, it was subjected to technical and economic analysis and in terms of operational parameters was compared with common single mixed refrigerant cycle (without precooling). Results show that in comparison to common single mixed refrigerant cycle the specific power consumption %43, the cost of liquefaction plant equipment %15, the flow rate of mixed refrigerant %69 decreased and the figure of merit %28.36 increased.Keywords: Liquefied Natural Gas, Absorption Precooling, Power Plant Sector, Technical, Economic Analysis, Figure of Merit
-
در دهه اخیر، سیستم های تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر در دسترس به عنوان یک گزینه مناسب جهت تامین نیازهای انرژی مناطق روستایی دور افتاده مطرح شده اند. این تحقیق، به مطالعات امکان سنجی توسعه سیستم های تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر در دسترس برای مناطق روستایی ایران واقع در اقلیم سرد و خشک کوهستانی (شامل سامانه های مبتنی بر انرژی خورشیدی و منابع زیست توده حاصل از کودهای دامی) می پردازد. منطقه روستایی مورد مطالعه در الموت شرقی استان قزوین واقع شده و شامل سه روستای سردسیر و سخت گذر پیج بن، نرملات و دینه رود است. سه سناریو برای تامین انرژی این منطقه روستایی ارایه و مطالعات فنی و اقتصادی آن انجام شده است. در مرحله اول، تمام گرمایش موردنیاز ساختمانی و تولید آبگرم و همچنین الکتریسیته موردنیاز با استفاده از سامانه های فتوولتاییک تامین می شود. در سناریو دوم، گرمایش و الکتریسیته از طریق سیستم بیوگاز و موتور CHP تامین گردیده است؛ و از حرارت موتور CHP جهت گرم کردن هاضم استفاده شده است. در سناریوی آخر، نیاز الکتریسیته توسط سیستم فتوولتاییک و نیازهای گرمایشی توسط بیوگاز پوشش داده شده است. در این سناریو، گرمای مورد نیاز جهت عملکرد هاضم توسط سیستم فتوولتاییک تامین می شود. در هر سناریو، حجم هاضم و تجهیزات سیستم خورشیدی محاسبه گردیده است. محاسبات فنی و اقتصادی نشان داد که سناریو دوم در نرخ های تنزیل 5%، 10% و 15% با ارزش فعلی خالص مثبت و نرخ بازده داخلی %44/24، %26/23 و %6/38 به ترتیب برای روستاهای پیج بن، نرملات و دینه رود، گزینه ای اقتصادی و بهینه ترین طرح است.
کلید واژگان: سامانه تولید انرژی, مناطق روستایی کوهستانی, محاسبات فنی و اقتصادی, فتوولتاییک, بیوگازIn the last decade, renewable energy sources have been proposed as an appropriate alternative to meet the energy needs of remote rural areas. The present work focuses on the feasibility of locally available renewable energy production systems development (including solar systems and biomass resulted from manure dung). The studied rural area, Eastern Alamut, located in Qazvin province and consists of three cold and impassable villages of Pichebon, Narmelat and Dinheroud. In order to fulfill energy supply of the rural region, three scenarios have been presented and related techno-economic analyses have been done. Firstly, all heating (cooking and hot water are included) and electricity demands have been met solely by photovoltaic system. In the second scenario, heating and electricity have been supplied by biogas as well as CHP system. Moreover, the heat loss of CHP has been used to warm up the digester. In the last survey, the electricity need has been supplied by photovoltaic system along with covering heating demand through biogas. In this scenario, the required heat to operate digester is provided using the photovoltaic system. In each scenario, volume of digester and equipment of solar system have been calculated. The techno-economic analysis shows that the second scenario that has a positive Net Present Value in each discount rate (5%, 10% and 15%) and Internal Rate of Return is 24.24% 23.26% and 38.6% for Pichebon, Narmelat and Dinehroud villages, respectively, is as a practical design and economic option.
Keywords: Energy production system, mountainous rural areas, technical, economic calculations, Photovoltaic, Biogas -
یکی از کارآمدترین روش های تشخیص سرطان، پرتونگاری با نشر پوزیترون است. در این روش یک ماده پرتوزا (گسیل کننده پوزیترون) که ردیاب نامیده می شود به بدن بیمار تزریق شده و دستگاه پرتونگاری با استفاده از پرتوهای گسیل شده از ردیاب موجود در بدن تصویر برمی دارد. این روش علی رغم مزایایی که در تشخیص سرطان دارد هرگاه به صورت کیفی استفاده شود باعث ایجاد خطا در تشخیص صحیح می گردد. در این مقاله از روش کمی مبتنی بر معادلات ریاضی برای تشخیص نواحی سرطانی براساس تصاویر به دست آمده استفاده شده است. مدل ریاضی مورد استفاده مبتنی بر مدل های سینیتک چند بخشی است. به منظور مدل سازی، ردیاب فلو دی اکسی گلوکوز (اف-دی-جی) که یکی از معروف ترین ردیاب های در تشخیص سرطان است در نظر گرفته شده است و مدلی سه بخشی برای محاسبه سینتیک ردیاب به کار رفته است. به منظور بررسی صحت روش به کار رفته، نتایج تجربی یک مدل واقعی (تصاویر دینامیک پرتونگاری با نشر پوزیترون یک موش) مورد بررسی قرار گرفته و منحنی های فعالیت زمانی ردیاب در نواحی مختلف به منظور تشخیص ناحیه سرطانی استفاده شده است. نتایج، بیانگر این موضوع است که استفاده از منحنی های فعالیت زمانی ردیاب به دست آمده از مدل سازی، کمک شایانی به تشخیص نواحی سرطانی از بافت های طبیعی خواهد نمود.کلید واژگان: پرتونگاری با نشر پوزیترون, سینتیک ردیاب, مدل سازی بخشی, نمودار فعالیت زمانی, اف- دی- جی(فلور18)Positron Emission Tomography is one of the most efficient cancer diagnosis methods. In this method a radioactive (positron emitting) substance called Tracer is injected to the patient and the positron emission tomography scanner produces images by capturing the positrons emitted from the tracer existing inside the body. The qualified methods has mistaken in cancer diagnostics. In this paper, a mathematical method is used for diagnosis of cancerous region based on image obtained from positron emission tomography. A compartmental model based on ordinary differential equation is used for this reason. The fludeoxyglucose tracer which is one of most famous tracer for cancer diagnostic is used for modeling and the three compartments model is applied. To verify the applied mathematical methods, the experimental results of real case (positron emission tomography imaging of a mouse) is investigated and activity curve of tracer for different region of real case are plotted for diagnosis of cancerous tissue. The results indicated that reviewing time activity curves alongside positron emission tomography images can help enhancing the accuracy of cancer diagnosis.Keywords: Positron emission tomography, Tracer kinetics, Compartmental model, Time activity curve, Fludeoxyglucose
-
در این تحقیق امکان افزایش کارایی سیستم خنک کننده تبخیری مستقیم با استفاده از تلفیق آن با یک مخزن آب ذخیره کننده انرژی سرمایشی مورد مطالعه قرار گرفته است. آب درون این مخزن، در طی ساعات شب، سرما را در خود ذخیره کرده و از آن در طول ساعات روز جهت کاهش دمای هوای خروجی از کولر استفاده می شود. در این مقاله، ابتدا معادلات حاکم بر سیستم تبخیرکننده تلفیقی فوق الذکر استخراج شده اند و سپس در ادامه، اثر جرم آب درون مخزن بر مشخصات هوای خروجی از کولر تبخیری، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بیانگر این موضوع است که در شرایط نمونه استفاده از مخزن آب ذخیره کننده انرژی سرمایشی با جرمی معادل با سه برابر جرم هوای خشک ورودی به کولر در یک ساعت، سبب کاهش دمای هوای خروجی از کولر به میزان °C2. 02 در ساعت 14:00 خواهد شد. انتقال ساعات بیشینه و کمینه دمای هوای خروجی از کولر به ساعات دیگر و همچنین کاهش دامنه تغییرات هوای خروجی از سیستم از حدود °C6 به حدود °C3. 5 ، مهم ترین مزایای سیستم تلفیقی پیشنهادی فوق الذکر است.کلید واژگان: سیستم سرمایش ترکیبی, خنک کننده تبخیری مستقیم, مخزن آب ذخیره کننده اترژی سرمایشیIn this investigation, performance enhancement of direct evaporative cooling system using storage reservoir of cold water has been studied. The water in the reservoir is aimed to store the cold energy overnight and use it during daytime to reduce the temperature of exhaust air from cooler. In this paper, at first stage, the governing equation of above mentioned hybrid direct evaporative cooler is extracted and then, the effect of water storage reservoir mass on the temperature of exhaust air from cooler is investigated. Take a typical summer day in Tehran for example; the results indicate that the use of storage reservoir containing water with a mass of three times larger than the mass of dry air passed through cooler per hour decreases the temperature of the cooled air by 2.02℃ at 14:00 clock. The major advantages of this system are shifting the hours for the maximum and minimum cooled air temperatures towards other hours of a day (e.g., from 05:00 and 14:00 to 06:00 and 18:00, respectively) as well as reducing the cooled air temperature range from 6 to 3.5℃.Keywords: Hybrid cooling system, Direct evaporative cooler, Storage reservoir of cold water
-
بررسی اثر نشت مبرد بر عملکرد سیستم مایع ساز گاز طبیعی دو طبقه ای مبرد چند جزئیدر این تحقیق، نشتی مبرد در سیستم دو طبقه ای مبرد مایع ساز گاز طبیعی با مبرد چندجزیی مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل عدم وجود یک روش معین برای بررسی نشتی اجزاء مبرد، در این تحقیق با ارائه ی یک روش ابتکاری شبیه سازی نشتی اجزاء مبرد در نقاط پرفشار انجام شده است و صحت روش استفاده شده با مقایسه ی داده های تجربی مورد سنجش قرار گرفته شده است. نتایج حاصله از بررسی نشتی در دو نقطه پر فشار از سیستم نشان می دهد که با وجود نشتی، کار مصرفی ویژه به میزان اندکی کاهش خواهد یافت، اما تولید محصول (گاز طبیعی مایع) به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. هم چنین در اثر نشتی، خطر ایجاد تداخل دمایی در مبادله کن های گرما به دلیل کم شدن اختلاف دمای بین جریان های گرم و سرد مشاهده شد که قطعا پس از مدتی باعث اختلال در عملکرد کل فرایند خواهد شد.کلید واژگان: مبرد چندجزیی, فرایند دو طبقه ی مبرد مخلوطی, مایع سازی گاز طبیعی, نشتی مبردEffect of Refrigerant Component Leakage on the Performance of Double Stage Mixed Refrigerant LNG ProcessIn this article, the leakage of the refrigerant in a two stage liquefaction system with multi component refrigerant is studied. Leakage is occurred due to various factors, including the existence of cavity in high pressure area and affects the performance of the process. Due to the absence of a specific method to handle leakage of refrigerant an innovative method is performed and validated by comparing experimental data. The results show the leakage at high-pressure points, causes a little reduction of specific work, but the product (liquefied natural gas) is significantly reduced. Additionally, it is shown that leakage increases the risk of temperature interference in heat exchangers, which should cause malfunctions in system operation.Keywords: Mixed refrigerant, dual mixed refrigerant process, Natural gas liquefaction, Leakage of refrigerant
-
امروزه شناخت زود هنگام بیماری های صعب العلاج از قبیل سرطان، نقش اساسی را در جلوگیری از پیشرفت بیماری ایفا می کند. عامل اصلی مرگ و میر ناشی از سرطان، بازگشت دوباره ی این بیماری به سبب رها شدن سلول های سرگردان توموری در خون بیمار است. از میان روش های مختلفی که جهت پایش خون در سال های اخیر ابداع شده اند، روش های مبتنی بر بکارگیری جریان در مقیاس میکرو مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. رشد و توسعه ی این روش ها منجر به ظهور آزمایشگاه ها در ابعاد میکرو بر روی تراشه گردیده است که قیمت پایین و سادگی، مزیت اصلی آن است. از آنجایی که اندازه ی ذرات زیستی در جریان خون متفاوت است، مسیر حرکت این ذرات در میکروکانال به سبب نیروهای متفاوت وارد بر آن ها نیز متفاوت خواهد شد و در نتیجه می توان با تحلیل مسیر آن ها، به طراحی ریزتراشه های زیستی پرداخت. در تحقیق حاضر، یک جریان دو فاز حاوی ذراتی کروی با ابعاد سلول های خونی مدنظر قرار گرفته و نیروهای موثر بر ذرات این جریان اعم از نیروهای لیفت و درگ با استفاده از نرم افزار کامسول مطالعه شده اند. برای این منظور کانالی واگرا در ابعاد میکرو، طراحی شده و اثر نسبت عرض خروجی به عرض ورودی کانال به عنوان پارامتر هندسی موثر در جداسازی ذرات زیستی، بررسی شده است. مطالعه تاثیر ابعاد ذرات و پارامترهای هندسی کانال بر جداسازی ذرات زیستی، اهداف اصلی تحقیق حاضر است. نتایج نشان می دهد که با افزایش نسبت عرض خروجی به ورودی، تجمیع ذرات بزرگتر در خروجی کانال بیشتر خواهد شد.کلید واژگان: میکروسیالات, جداسازی ذرات زیستی, آزمایشگاه بر روی تراشه, اینرسیEarly diagnosis of hypertensive diseases such as cancer plays an essential role in preventing disease progression. The main cause of death from cancer is the reappearance of the disease due to the release of tumor cells in the blood of the patient. Among the various methods that have been devised for monitoring blood in recent years, the techniques based on micro-scale flow have specially been considered. The development of these methods has led to the emergence of microfluidics laboratories on the chips, which their main advantages are low prices and simplicity. Since the particles sizes are different in the flow of blood, the direction of these particles in the micro-channels will vary due to the different forces, and therefore they can be analyzed to the design of bio-microchips. In the present study, a two-phase flow containing spherical particles with the dimensions of blood cells was considered, and the forces affecting the particles of this current, including the lift forces and drag forces, were studied using COMSOL software. For this purpose, a micro divergent channel was designed and the effect of ratio of the outlet width to the inlet width (Aspect Ratio) as an effective geometric parameter in the biological particle separation was analyzed. The study of the effect of particle dimensions and various geometric parameters of the channel on bio-particles separation are the main goals of this research. The results show that by increasing the Aspect ratio, focusing of the larger particles would increase at the outlet of micro-channel.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.