شماره ركورد
29006
پديد آورنده
عادل بلالي
عنوان
مطالعه و بررسي يك سيستم توليد چندگانه مبتني بر انرژي تجديدپذير با استفاده از تركيب گازسازي زيستتوده با پيل سوختي اكسيد جامد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1402/06/26
استاد راهنما
دكتر مهدي مقيمي
دانشكده
مكانيك
چكيده
سيستم توليد چندگانه پيشنهادي در اين مطالعه با هدف تامين نيازهايي همچون برق، بار سرمايشي، هيدروژن و آبشيرين براي بخشهاي خانگي و تجاري طراحي شده است. گاز سنتز توليد شده از طريق گازسازي زيستتوده، بهعنوان سوخت ورودي به پيل سوختي اكسيد جامد استفاده ميشود. گازهاي خروجي از پيل سوختي كه حرارت بالايي دارند وارد محفظه احتراق شده و بطور كامل ميسوزند و در ادامه به منظور توليد توان بيشتر وارد يك توربين گاز ميشود. همچنين، از سيكل رانكين آلي آبشاري (Cascaded ORC) براي بازيابي گرما اتلافي گازهاي خروجي از توربين گاز استقاده ميشود. جريان گاز طبيعي مايع (LNG) بعنوان سينك حرارتي در ORC بكار گرفته ميشود تا بار سرمايشي براي مصارف خانگي را تامين كند. شبيهسازي سيستم پيشنهادي در نرم افزار متلب پياده سازي شده و ارزيابي عملكرد سيستم از ديدگاه انرژي، اگزرژي، اقتصادي و زيست محيطي مورد بررسي قرار گرفته است. در يك مطالعه پارامتريك تاثير پارامترهاي طراحي بر خروجيها و پارامترهاي عملكردي سيستم مورد بحث قرار گرفته است. همچنين، از آناليز حساسيت براي تعيين پارامترهاي طراحي كه بيشترين تاثير را بر خروجيهاي سيستم دارند، استفاده شده است. نتايج حاصل از شبيهسازي سيستم پايه نشان ميدهد كه سيستم پيشنهادي قادر به توليد kW 27/714 برق، kW 61/323 بار سرمايشي، kg/h 45/129 آبشيرين و kg/h 82/1 هيدروژن ميباشد. همچنين، راندمان اگزرژي، نرخ هزينه و شاخص انتشار CO2 كل سيستم به ترتيب 18/39%، $/h 24/32 و ton/GJ 102/0 است. در نهايت، يك روش بهينهسازي نوين بر پايه علم داده و يادگيري ماشين كه در آن شبكه عصبي مصنوعي با الگوريتم ژنتيك ادغام ميشود، بكار گرفته شده است. با استفاده از اين روش، زمان اجرا به طور قابلتوجهي كاهش يافت. نتايج بهينهسازي نشان ميدهد كه در مسئله اول (Scenario a)، با در نظر گرفتن بازده اگزرژي و نرخ هزينه كل بهعنوان توابع هدف، مقادير بهينه به ترتيب 77/44% و $/h 53/30 ميباشد. در مسئله دوم (Scenario b)، زماني كه توابع هدف بازده اگزرژي و شاخص انتشار CO2 است، مقادير بهينه به ترتيب به 04/43% و ton/GJ 1029/0 ميرسد.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/08/15
عنوان به انگليسي
Investigation of a renewable energy-based multigeneration system using a combination of biomass gasification with solid oxide fuel cell
تاريخ بهره برداري
9/16/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
عادل بلالي
چكيده به لاتين
The multigeneration system proposed in this study is designed to supply needs such as electricity, cooling load, hydrogen, and freshwater for domestic and commercial sectors. Syngas produced through municipal solid waste gasification are used as input fuel to the solid oxide fuel cell (SOFC). The SOFC exhaust gases enter an afterburner to burn completely and then enter a gas turbine for additional power generation. Cascaded ORC is also used to recover waste heat from gas turbine. Liquefied natural gas (LNG) flow is used as a heat sink in ORC to supply the cooling load for domestic use. The simulation of the proposed system has been implemented in MATLAB software, and the performance evaluation of the system has been investigated from the perspective of energy, exergy, economy, and environment. In a parametric study, the effect of the design parameters on the outputs and performance parameters of the system has been discussed. Also, sensitivity analysis has been used to identify the design parameters that have a significant impact on system outputs. The simulation results of the basic system show that the proposed system can produce 714.27 kW of electricity, 323.61 kW of cooling load, 129.45 kg/h of water, and 1.82 kg/h of hydrogen. Also, exergy efficiency, cost rate, and CO2 emission index of the whole system are 39.18%, 32.24 $/h, and 0.102 ton/GJ, respectively. Finally, a novel optimization method based on data science and machine learning has been applied, in which an artificial neural network is integrated with a genetic algorithm. Using this method, the runtime and computational cost were significantly reduced. The optimization results show that in scenario A, considering exergy efficiency and total cost rate as objective functions, the optimal values are 44.77% and 30.53 $/h, respectively. In scenario B, when the objective functions are exergy efficiency and CO2 emission index, the optimal values reach 43.04% and 0.1029 ton/GJ, respectively.
كليدواژه هاي فارسي
سيستم توليد چندگانه , گازسازي زيستتوده , پيل سوختي اكسيد جامد , آبشيرين , بهينه سازي
كليدواژه هاي لاتين
Multigeneration system , Biomass gasification , Solid oxide fuel cell , Freshwater , Optimization
Author
Adel balali
SuperVisor
Mahdi moghimi