27924

تحليل انرژي, اگزرژي, اقتصادي, محيط زيستي و بهينه سازي يك سيستم يكپارچه سازي شده براي توليد توان و سرمايش.

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- تبديل انرژي

1399

1401/10/28

آيت قره قاني

مهندسي مكانيك

امروزه تحقيقاتي كه در سراسر جهان انجام مي¬شود در راستاي آينده¬اي با انرژي پاك است. از اين رو، علاقه به توليد هيدروژن سبز براي اهداف صنعتي افزايش يافته است. در اين مطالعه، يك سيستم مبتكرانه مبتني بر انرژي زمين گرمايي طراحي شده است كه مي¬تواند به طور همزمان هيدروژن را توليد و به مايع تبديل كند. سيستم يكپارچه مورد نظر از چهار زيرمجموعه شامل: سيكل توان دابل فلش، سيكل تبريد اجكتوري، دستگاه الكترولايزر و سيكل مايع سازي كالينز تشكيل شده است. توربين هاي سيكل دابل فلش از منابع اصلي توليد برق در اين سيستم يكپارچه هستند. بسته به نياز شبكه، بخشي از توان توليد شده به شبكه داده مي¬شود و بخشي ديگر براي توليد هيدروژن وارد دستگاه الكترولازير مي¬شود. پيش سرد كردن هيدروژن توليد شده قبل از ورود به چرخه مايع سازي كالينز به طور قابل توجهي كار مصرفي كمپرسور را كاهش و راندمان سيستم را افزايش مي¬دهد. همچنين يك تحليل جامع براي ارزيابي سيستم از ديدگاه‌هاي حرارتي-اقتصادي و محيط زيستي انجام شده است. نتايج نشان مي¬دهند كه چرخه توان دابل فلش با 3.9 مگاوات و 63.244 دلار در ساعت به ترتيب بيشترين تأثير را بر نرخ تخريب اگزرژي و نرخ هزينه كل دارد. علاوه بر اين، مطالعه پارامتري براي نشان دادن اثرات پارامترهاي اصلي بر عملكرد سيستم ارائه شده است. روش بهينه‌سازي چند هدفه از طريق تركيب كردن الگوريتم ژنتيك با شبكه عصبي مصنوعي براي يافتن مقدار بهينه ظرفيت توليد هيدروژن، بازده اگزرژي و نرخ هزينه كل انجام گرفته است. نتايج نشان مي¬دهند سيستم طراحي شده با نرخ هزينه كل 181.71 دلار در ساعت، ظرفيت توليد هيدروژن 59.92 كيلوگرم در ساعت و بازده كلي اگزرژي 25.27 درصد به عنوان بهترين راه حل بصرفه مي¬باشد. در اين شرايط، توليد برق خالص و نرخ كاهش انتشار كربن دي اكسيد به ترتيب 4.03 مگاوات و 1421.2 كيلوگرم در ساعت است.

1401/11/09

Energy, Exergy, Economic, Environmental analysis and optimization of an integrated system for power generation and cooling

1/18/2024 12:00:00 AM

امروزه تحقيقاتي كه در سراسر جهان انجام مي¬شود در راستاي آينده¬اي با انرژي پاك است. از اين رو، علاقه به توليد هيدروژن سبز براي اهداف صنعتي افزايش يافته است. در اين مطالعه، يك سيستم مبتكرانه مبتني بر انرژي زمين گرمايي طراحي شده است كه مي¬تواند به طور همزمان هيدروژن را توليد و به مايع تبديل كند. سيستم يكپارچه مورد نظر از چهار زيرمجموعه شامل: سيكل توان دابل فلش، سيكل تبريد اجكتوري، دستگاه الكترولايزر و سيكل مايع سازي كالينز تشكيل شده است. توربين هاي سيكل دابل فلش از منابع اصلي توليد برق در اين سيستم يكپارچه هستند. بسته به نياز شبكه، بخشي از توان توليد شده به شبكه داده مي¬شود و بخشي ديگر براي توليد هيدروژن وارد دستگاه الكترولازير مي¬شود. پيش سرد كردن هيدروژن توليد شده قبل از ورود به چرخه مايع سازي كالينز به طور قابل توجهي كار مصرفي كمپرسور را كاهش و راندمان سيستم را افزايش مي¬دهد. همچنين يك تحليل جامع براي ارزيابي سيستم از ديدگاه‌هاي حرارتي-اقتصادي و محيط زيستي انجام شده است. نتايج نشان مي¬دهند كه چرخه توان دابل فلش با 3.9 مگاوات و 63.244 دلار در ساعت به ترتيب بيشترين تأثير را بر نرخ تخريب اگزرژي و نرخ هزينه كل دارد. علاوه بر اين، مطالعه پارامتري براي نشان دادن اثرات پارامترهاي اصلي بر عملكرد سيستم ارائه شده است. روش بهينه‌سازي چند هدفه از طريق تركيب كردن الگوريتم ژنتيك با شبكه عصبي مصنوعي براي يافتن مقدار بهينه ظرفيت توليد هيدروژن، بازده اگزرژي و نرخ هزينه كل انجام گرفته است. نتايج نشان مي¬دهند سيستم طراحي شده با نرخ هزينه كل 181.71 دلار در ساعت، ظرفيت توليد هيدروژن 59.92 كيلوگرم در ساعت و بازده كلي اگزرژي 25.27 درصد به عنوان بهترين راه حل بصرفه مي¬باشد. در اين شرايط، توليد برق خالص و نرخ كاهش انتشار كربن دي اكسيد به ترتيب 4.03 مگاوات و 1421.2 كيلوگرم در ساعت است.

انرژي زمين گرمايي , سيستم توليد چندگانه , توليد هيدروژن , آموزش ماشين , چرخه مايع سازي كالينز

Geothermal energy , multi-generation system , Hydrogen production , Machine learning , Collins liquefaction cycle

Alireza Gholizade

Dr. Ayat Gharaghani