25336

بهينه‌سازي ترموديناميكي فرآيند شيرين‌سازي چند مرحله‌اي آب (MED) با استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك / تبديل انرژي 1

1397

1400/04/21

دكتر مجيد سياوشي؛ دكتر ساسان آسيايي

مهندسي مكانيك

در پژوهش پيش‌رو به منظور بازيافت گرماي اتلافي توليد شده در واحدهاي ذخيره انرژي الكتريكي به وسيله هواي فشرده، از تركيب اين واحد با يك واحد نمك‌زدايي آب دريا به روش چند مرحله‌اي استفاده شده است. همچنين براي جلوگيري از انتشار بيش از حد گازهاي گلخانه‌اي به جو و نيز مديريت مصرف سوخت‌هاي فسيلي، يك مزرعه خورشيدي سهموي-خطي براي بالا بردن دماي هواي ورودي به توربين در قسمت تخليه واحد ذخيره انرژي الكتريكي به كار گرفته شده است. سيستم ياد شده براي بهره‌برداري در نواحي جنوبي ايران نظير بندرعباس در نظر گرفته شده است كه هم دسترسي خوبي به انرژي خورشيدي و آب دريا وجود دارد و همچنين مخازن ذخيره گاز تخليه شده‌اي در اين نواحي يافت مي‌شود كه موجب كاهش قابل توجه هزينه احداث يك واحد ذخيره انرژي الكتريكي به وسيله هواي فشرده مي‌گردد. در نهايت، در اين پژوهش با استفاده از روابط ترموديناميك كلاسيك و بهره‌گيري از كد نويسي در نرم‌افزار متلب براي مدلسازي سيستم مورد مطالعه، نشان داده شد كه با استفاده از يك واحد تصفيه آب چند مرحله‌اي در كنار يك سيستم ذخيره انرژي الكتريكي به وسيله هواي فشرده كه از انرژي خورشيدي براي بالا بردن سطح انرژي هواي ورودي به توربين استفاده مي‌كند، راندمان رفت و برگشتي از 14/37 به 47/70 درصد افزايش مي‌يابد. علاوه بر آن، مشخص شد كه در مدت زمان بهره‌برداري از سيستم MED كه 69/665 ساعت بود، تقريبا 2068 مترمكعب آب با دبي 56/74 مترمكعب بر روز توليد مي‌شود. همچنين حين فرآيند ذخيره سيستم CAES، 57/23 مگاوات توان مصرف شده در حاليكه حين فرآيند تخليه حدود 46/50 مگاوات توان توليد مي‌گردد. با در نظرگرفتن اينكه يك روز خورشيدي (معادل 10 ساعت) طول بكشد تا مخزن ذخيره روغن داغ انرژي لازم براي بالا بردن دماي هواي ورودي به توربين حين فرآيند تخليه واحد CAES را فراهم كند، 305 رديف كلكتور خورشيدي سهموي-خطي مورد نياز است. با انجام بهينه‌سازي تك هدفه، راندمان رفت و برگشتي بيشينه حدود 19/78 درصد بدست آمد.

1400/07/20

Thermodynamic optimization of the water multi-effect distillation (MED) using renewable energy sources

7/12/2022 12:00:00 AM

In the present study, in order to recover the dissipated heat generated in compressed air energy storage, a combination of a CAES unit with a multi-effect distillation unit has been used. Also, to prevent excessive emissions of greenhouse gases into the atmosphere and to manage fossil fuel consumption, a linear parabolic solar field (PTSC) has been used to raise the temperature of the air entering the turbine in the discharge section of the CAES unit. The system is intended for operation in southern areas of Iran, such as Bandar Abbas, where there is good access to solar energy and seawater, as well as depleted gas storage tanks in these areas, which significantly reduces the cost of building a CAES unit. Finally, by using classical thermodynamic relations and coding in MATLAB software to model the studies system, it was shown that using a MED water desalination unit along with a CAES system that uses solar energy to increase the energy level of the air entering the turbine is used, the round trip efficiency increases from 37.14 to 70.47 %. In addition, it was found that during the operation of the MED system, which was 65.69 hour, approximately 2068 cubic meters of water with a flow rate of 74.56 cubic meter per day is produced. Also, 23.57 MW of power is consumed during the storage process of CAES system, while during the discharge process, about 50.46 MW of power is produced. Considering that it takes a solar day (equivalent to 10 hours) for the hot oil storage tank to provide the energy needed to raise the inlet air temperature to the turbine during the CAES discharge process, 305 rows of parabolic trough solar collectors are required. By performing single objective optimization, the maximum round trip efficiency was about 78.19 %.

تصفيه آب چند مرحله‌اي , ذخيره انرژي الكتريكي با استفاده از هواي فشرده , كلكتور خورشيدي سهموي-خطي , راندمان رفت و برگشتي

Multi-effect distillation , Compressed Air Energy Storage , Parabolic trough solar collector , Round Trip Efficiency