• شماره ركورد
    33745
  • پديد آورنده

    حسن قلي زاده زاويه

  • عنوان
    تحليل انرژي، اگزرژي، اقتصادي و زيست محيطي اكسپندر پيچشي در ايستگاه تقليل فشار گاز طبيعي
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك-تبديل انرژِي
  • سال تحصيل
    1404
  • تاريخ دفاع
    1404/06/30
  • استاد راهنما
    دكتر مهدي مقيمي
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    آموزش الكترونيكي
  • چكيده
    در اين تحقيق، عملكرد يك اكسپندر پيچشي در ايستگاه تقليل فشار گاز طبيعي مورد بررسي قرار گرفته و از منظر انرژي، اگزرژي، اقتصادي و زيست‌محيطي تحليل شده است. در گام نخست، با استفاده از هندسه يك نمونه اكسپندر، مدلي تك‌بعدي در نرم‌افزار GT-SUITE توسعه داده شد و اعتبارسنجي آن با داده‌هاي تجربي نشان داد كه مدل توانايي بالايي در پيش‌بيني رفتار واقعي تجهيز دارد. سپس داده‌هاي واقعي ايستگاه تقليل فشار واستوچنايا در روسيه (شامل فشار، دما و دبي در دو بازه زماني متفاوت) به‌عنوان ورودي مدل به كار گرفته شد و توان قابل استحصال و توليد سالانه اكسپندر محاسبه گرديد. نتايج نشان داد كه انرژي الكتريكي توليدي سالانه اكسپندر برابر با 3٬855٬945 كيلووات‌ساعت است كه معادل توليد پيوسته تواني در حدود 440 كيلووات مي‌باشد. اين موضوع بيانگر ظرفيت قابل توجه تجهيز در بازيابي انرژي تلف‌شده ناشي از افت فشار گاز طبيعي در ايستگاه‌هاي تقليل فشار گاز است. همچنين، بازده اگزرژتيك تجهيز برابر با 8/81 درصد برآورد شد كه نشان‌دهنده كارايي بالاي فرآيند تبديل انرژي در شرايط عملياتي واقعي است. از منظر اقتصادي، نرخ بازده داخلي (IRR) پروژه برابر با 5/26 درصد و دوره بازگشت سرمايه حدود 6/4 سال محاسبه شد. اين شاخص‌ها تأييد مي‌كنند كه استفاده از اكسپندر علاوه بر توجيه‌پذيري فني، از منظر اقتصادي نيز يك سرمايه‌گذاري سودآور و پايدار محسوب مي‌شود. در بُعد زيست‌محيطي، نتايج نشان داد كه به‌كارگيري اكسپندر پيچشي موجب جلوگيري از انتشار سالانه حدود 1٬731 تُن دي‌اكسيدكربن مي‌گردد. اين كاهش انتشار گازهاي گلخانه‌اي نقش مؤثري در بهبود كيفيت هوا و كاهش اثرات منفي تغييرات اقليمي دارد و مي‌تواند همسو با سياست‌هاي كلان كاهش آلاينده‌ها در بخش انرژي تلقي شود. در مجموع، يافته‌هاي اين تحقيق نشان مي‌دهد كه استفاده از اكسپندر پيچشي در ايستگاه‌هاي تقليل فشار گاز نه تنها به بهبود بازده انرژي و كاهش اتلاف اگزرژي منجر مي‌شود، بلكه با ايجاد ارزش اقتصادي و كاهش اثرات زيست‌محيطي، يك راهكار چندجانبه و پايدار براي ارتقاي سيستم‌هاي گازرساني به شمار مي‌آيد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/07/06
  • عنوان به انگليسي
    Energy, Exergy, Economic an‎d Environmental Analysis of Screw Expan‎der in Natural Gas Pressure Reduction Station
  • تاريخ بهره برداري
    9/21/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    حسن قلي زاده زاويه

  • چكيده به لاتين
    In this research, the performance of a twin-screw expan‎der in a natural gas pressure reduction station was investigated through a comprehensive energy, exergy, economic, an‎d environmental analysis. In the first step, a one-dimensional model of the expan‎der was developed in GT-SUITE software based on the geometry of a reference machine. The validation results confirmed the model’s high accuracy in predicting the actual behavior of the expan‎der. Subsequently, real operational data from the Vostochnaya pressure reduction station in Russia (including pressure, temperature, an‎d flow rate over two different periods) were applied to the model, an‎d the recoverable power output an‎d annual energy generation of the expan‎der were calculated. The findings revealed that the annual electricity generation of the expan‎der is 3,855,945 kWh, which corresponds to a continuous average power of approximately 440 kW. This indicates the significant capability of the expan‎der to recover the wasted energy associated with natural gas pressure dro‎p-in city gate stations. Moreover, the exergetic efficiency of the system was estimated at 81.8%, demonstrating the high effectiveness of the process in converting available energy into useful work under real operating conditions. From an economic perspective, the internal rate of return (IRR) of the project was calculated to be 26.5%, with a payback period of approximately 4.6 years. These results confirm that the utilization of the expan‎der is not only technically feasible but also economically attractive, offering long-term profitability. In terms of environmental performance, the application of the twin-screw expan‎der was found to prevent the annual emission of nearly 1,731 tons of CO₂. Such a reduction in greenhouse gas emissions contributes directly to mitigating climate change impacts an‎d supports global strategies for lowering carbon intensity in the energy sector. Overall, the outcomes of this study demonstrate that integrating a twin-screw expan‎der into natural gas pressure reduction stations provides a multidimensional solution—enhancing energy efficiency, reducing exergy destruction, improving economic indices, an‎d decreasing environmental burdens. Therefore, this technology can be considered a practical an‎d scalable approach for sustainable development in natural gas transmission networks.
  • كليدواژه هاي فارسي
    اكسپندر پيچشي , ايستگاه تقليل فشار گاز طبيعي , تحليل اگزرژي , تحليل اقتصادي , انرژي بازيافتي
  • كليدواژه هاي لاتين
    screw expander , natural gas pressure reduction station , exergy analysis , economic assessment , energy recovery
  • Author
    Hassan Gholizadeh Zavieh
  • SuperVisor
    Mahdi Moghimi