31289

مدل¬سازي و بهينه سازي سيستم توليد همزمان برق، حرارت، سرمايش در پرورش طيور

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

1399

1403/07/01

سپهر صنايع

فاقد استاد مشاور

مهندسي مكانيك

بيشترين مصرف انرژي بعد از حمل و نقل در ايران به صنايع پرورش طيور اختصاص دارد. بيش از 25000 واحد پرورش طيور در كشور ايران وجود دارد كه در مجموع انرژي موردنياز گرمايش اين واحدها معادل مصرف 2000 ميليون ليتر سوخت مايع در سال است. در اين تحقيق مدل سازي و بهينه سازي توليد همزمان برق، حرارت، برودت و آب موردنياز يك واحد پرورش طيور، با استفاده از گاز توليد شده در فرايند گازسازي فضولات طيور، براي كاهش آلودگي و مصرف سوخت، انجام شده است. به علت ويژگي‌هاي فيزيكي و شيميايي، از فضولات طيور ،به روش گازسازي، سوخت گاز سنتز توليد گرديد. استفاده از سيستم توليد همزمان، مدلسازي و بهينه سازي به‌كارگيري تجهيزات با ظرفيت مناسب در شرايط محيطي كوهستاني، براي يك مرغداري صنعتي در مراجع يافت نشد. در اين پژوهش يك سيستم توليد همزمان كه متشكل از يك گاز ساز پايين¬سو براي توليد گاز سوخت سنتز، يك موتور گازسوز به‌عنوان محرك اوليه به همراه يك بويلر گازسوز، يك چيلر جذبي براي تأمين برودت و سيستم اسمز معكوس براي توليد آب بهداشتي موردنياز مجموعه مورد بررسي قرار گرفته است. آناليز انرژي، اگزرژي، اقتصادي و زيست¬محيطي سيستم نيز انجام شده¬است و بعد از بهينه¬سازي دوهدفه (با توابع هدف حداقل هزينه ساليانه و حداكثر بازده اگزرژي) با الگوريتم ژنتيك، ظرفيت گازساز، بويلر، چيلر جذبي آب شيرين كن(اسمز معكوس) و موتورگازسوز به ترتيب 1 مگاوات ، 901.1 كيلووات ، 386.4 كيلووات ، 0.9 ليتر بر ثانيه و 526 كيلووات بدست آمد. دوره بازگشت سرمايه، بازده اگزرژي و جريمه انتشار گازهاي گلخانه اي به ترتيب 6 سال، 23.25 درصد و 70771 دلار در سال محاسبه شد.

1403/07/16

Modeling and optimizing a CCHP system in poultry farm application

9/22/2025 12:00:00 AM

Following transportation, the poultry industry accounts for the second-largest share of energy consumption in Iran. With over 25,000 poultry breeding units operating across the country, the total energy required for heating these facilities is estimated to be equivalent to 2 billion liters of liquid fuel per day. This research focuses on the modeling and optimization of the simultaneous production of electricity, heat, cooling, and potable water for a poultry breeding unit by utilizing gas produced from the gasification of poultry litter. This approach aims to mitigate pollution and reduce fuel consumption. Synthetic gas, was generated from poultry waste through the gasification process, leveraging its unique physical and chemical properties. Notably, prior research has not addressed the simultaneous production, modeling, and optimization of equipment capacity tailored to mountainous environmental conditions for an industrial poultry farm. This study investigates a comprehensive production system that includes a downstream gasifier for synthetic fuel gas production, a gas engine as the primary mover with a gas-fired boiler, an absorption chiller for cooling, and a reverse osmosis system for generating the sanitary water required by the facility. Additionally, the energy, exergy economic, and environmental analyses of the proposed system were conducted. Following a multi-objective optimization process aiming to minimize annual costs while maximizing exergy efficiency using a genetic algorithm, optimal capacities were determined for the gasifier (1 MW), boiler (901.1 kW), absorption chiller (386.4 kW), reverse osmosis system (0.9 L/s), and gas engine (526 kW). The investment payback period was calculated to be 6 years, with an exergy efficiency of 23.25% and a greenhouse gas emission penalty estimated at $70,771 per year.

سيستم‌هاي توليد همزمان برق، برودت و گرما (CCHP) , بهينه‌سازي مصرف انرژي در صنايع پرورش طيور , سيستم‌هاي گرمايش , مدلسازي چرخه توليد بيوگاز(گازسازي)

Combined Cooling, Heating, and Power (CCHP) generation Systems , optimization of energy consumption in poultry breeding industries , heating systems , modeling of the biogas production cycle (gasification)

Mohsen Chaharaein

Sepehr Sanaye