مدلسازی رياضی و ارائه يک الگوريتم مهندسی جهت تحليل اقتصادی يک ميکروتوربين گازی با استفاده از نرم افزار EES

یکی از رشته های زیر مجموعه فنی مهندسی که علاقمندان بسیاری در کشور ما  دارد رشته کامپیوتر و فناوری اطلاعات هستش که اتفاقا سایت دیجی لود در حال تکمیل سری جدیدی از پایان نامه های ارشد این رشته تحصیلی برای کاربران گرانقدر خود میباشد. دیجی لود در ادامه پایان نامه ” مدلسازی رياضی و ارائه يک الگوريتم مهندسی جهت تحليل اقتصادی يک ميکروتوربين گازی با استفاده از نرم افزار EES  ”   با فرمت Word (قابل ویرایش) در 111 صفحه را معرفی مینماید.

چکیده پایان نامه مدلسازی رياضی و ارائه يک الگوريتم مهندسی جهت تحليل اقتصادی يک ميکروتوربين گازی با استفاده از نرم افزار EES 

هدف از اين رساله مدلسازی رياضی و ارائه يک الگوريتم مهندسی جهت تحليل اقتصادی يک ميکروتوربين گازی با استفاده از نرم افزار EES  می­باشد. پارامترهای طراحی و متغيرهای تصميم­ گيری در بهينه­ سازی اين سيستم توليد همزمان، نسبت فشار کمپرسور، نرخ هوای ورودی به سيستم و دمای گازهای ورودی به توربين انتخاب شده ­اند. در اين تحقيق، از مدل اقتصادی ساده لازارتو جهت محاسبه قيمت برق توليدی و ساير هزينه­های مرتبط استفاده شده است. نتايج به­دست آمده گويای اين است که کارکرد بهينه سيستم در حداکثر فشار کاری 4 الی 6 بار بوده و کاهش دمای گازهای ورودی به توربين سبب پايين آمدن حداکثر فشار کاری بهينه در آن می­گردد. با بالا رفتن دمای گازهای ورودی به توربين، قيمت برق توليدی سيستم در فشارهای کاری بالا افزايش ناچيزی خواهد داشت و دليل آن غالب بودن توان و راندمان بالا بر افزايش قيمت ناشی از خريد تجهيزات و خريد سوخت است.

از سوی ديگر نتايج تحليل­های اقتصادی نشان می­دهد که در يک ميکروتوربين با کارکرد بهينه (نسبت فشار 5 بار و دمای گازهای ورودی به توربين 1000 درجه سلسيوس) راندمان الکتريکی سيستم 24 و راندمان کلی آن 50 درصد است. در اين سيستم بهينه قيمت برق توليدی سيستم در حدود 21 سنت برآورد می­گردد. هزينه خريد، نصب و راه ­اندازی سيستم ميکروتوربين با افزايش ظرفيت سيستم بالا رفته و برای حدود 100 کيلووات افزايش ظرفيت سيستم اين هزينه­ها در حدود 44 دلار (متوسط) افزايش دارد.

کلمات کليدی: مدلسازی رياضی، تحليل اقتصادی، ميکروتوربين گازی، نرم افزار EES

ساختار پایان نامه

در اين رساله پس از ارائه فصل اول و بيان کليات پروژه، در فصل دوم اصول کارکرد و تاریخچه توربین هاي گازي بررسی خواهد شد. در ادامه اين تحقيق و در فصل سوم ميکروتوربين­های گازی و نحوه کارکرد و کاربرد آنها معرفی خواهد شد. در اين فصل مروری بر تحقيقات انجام شده در زمينه مدلسازی ميکروتوربين­های گازی انجام خواهد گرفت. در فصل چهارم نيز معادلات حاکم بر کليه اجزا ميکروتوربين معرفی شده و سپس مدلسازی رياضی اين تحقيق در نرم افزار EES ارائه خواهد شد. در فصل پنجم نيز نتايج اين تحقيق ارائه خواهد شد.

فهرست مطالب

چکیده                                                                                                           1

فصل اول- مقدمه                                                                                              2

1-1 مقدمه                                                                                                     2

1-2 بیان مسئله و ضرورت و اهمیت تحقیق                                                               3

1-3 اهداف تحقیق                                                                                            4

1-4 نوآوری تحقیق                                                                                           4

1-5 ساختار پایان نامه                                                                                        5

فصل دوم- معرفی توربين­های گازی                                                                        6

2-1 مقدمه                                                                                                     6

2-2 تاریخچه­اي مختصر از توربین­هاي گازي                                                             6

2-3 کاربرد توربین­هاي گازي                                                                               7

2-4 تقسیم­بندي توربین­هاي گازي از نظر توان تولیدي                                                  9

2-5 مشخصات کلی نیروگاه­هاي توربین گازي                                                           10

2-6 سیکل توربین گاز (سیکل برایتون)                                                                             11

2-7 انواع نیروگاه­هاي توربین گازي                                                                        13

2-8 بررسی افزایش قدرت سیکل توربین گازي به روشهاي گوناگون                                13

2-8-1 بازيابی                                                                                                 14

2-8-2 خنک کاري هواي خروجی از کمپرسور                                                                   15

2-8-3 گرمایش مجدد در توربین                                                                          16

2-8-4 تزریق آب یا بخار                                                                                   17

2-9 سيکل ترکيبی                                                                                            17

فصل سوم- معرفی ميکروتوربين­های گازی                                                                18

3-1 مقدمه                                                                                                     18

3-2 میکروتوربین­های دارای رکوپراتور                                                                             22

3-3 میکروتوربین­های ساده                                                                                  24

3-4 میکروتوربین­ها بر اساس سیستم تولید همزمان برق وگرما                                         24

3-5 هزينه­های سرمايه­گذاری میکروتوربین­ها                                                             26

3-6 راندمان میکروتوربین­ها درسیستم­های توليد همزمان                                                         27

3-7 مروری بر تاريخچه کار                                                                                28

فصل چهارم- مدلسازی رياضی سيستم                                                                     31

4-1 مقدمه                                                                                                     31

4-2 پيکربندی سيستم                                                                                         31

4-3 فرضيات                                                                                                  32

4-4 روابط حاکم بر عملکرد سيکل                                                                        33

4-4-1 کمپرسور                                                                                              33

4-4-2 محفظه احتراق                                                                                       33

4-4-3 توربين                                                                                                 34

4-4-4 بازياب                                                                                                 35

4-4-5 پمپ                                                                                                   35

4-4-6 ميکروتوربين گازی                                                                                  36

4-5 روابط اقتصادی سيستم                                                                                 36

4-5-1 قيمت خريد تجهيزات                                                                               38

4-5-2 قيمت خريد سوخت                                                                                 40

4-5-3 هزينه خريد، نصب و راه­اندازی                                                                             41

4-6 روش حل                                                                                                41

4-6-1 نرم افزار EES                                                                                               41

فصل پنجم- نتايج                                                                                              45

5-1 مقدمه                                                                                                     45

5-2 بررسی عملکرد کاری سيستم                                                                          45

5-3 بررسی عملکرد اقتصادی سيستم                                                                      50

5-4 اعتبارسنجی نتايج                                                                                        60

فصل ششم- نتیجه­گیری و پيشنهادات                                                                       61

6-1 نتيجه­گيری                                                                                                          61

6-2 پيشنهادات                                                                                                63

منابع                                                                                                              64

پيوست 1                                                                                                        66

فهرست اشکال

 شکل (2-1) نماي شماتیک از یک موتور هواپیماي جت                                                         8

شکل (2-2) توربین هاي گاز مدرن ثابت، براي تولید برق و تولید نیروي مکانیکی                           9

شکل (2-3) توربین هاي گاز مدرن ثابت، براي تولید برق و تولید نیروي مکانیکی                 9

شکل (2-4) سیکل ساده شده توربین گاز (سیکل برایتون)                                             12

شکل (2-5) شماتیک سیکل توربین گازي مجهز به سیستم بازیاب                                    14

شکل (2-6) شماتیک سیکل توربین گازي مجهز به سیستم خنک کاري میانی                       15

شکل (2-7) شماتیک سیکل توربین گازي مجهز به گرمایش مجدد در توربین                      16

شکل (3-1) حمل ونقل یک سیستم میکروتوربین گازی بایک جرثقیل معمولی                     19

شکل (3-2) سادگی ساختار میکروتوربین گازی                                                                   19

شکل (3-3) کاربرد ميکروتوربين در هتل­ها                                                               20

شکل (3-4) کاربرد ميکروتوربين در کارخانه­ها                                                          21

شکل (3-5) کاربرد ميکروتوربين در مدارس                                                             21

شکل (3-6) کاربرد ميکروتوربين در آپارتمان­ها                                                                   21

شکل (3-7) اجزای اصلی میکروبین­ها                                                                     22

شکل (3-8) دیاگرام یک میکروتوربین رکوپراتوردار بر اساس واحد تولید همزمان                25

شکل (3-9) نمايی از یک میکروتوربین رکوپراتوردار به­کار رفته در واحد تولید همزمان                  25

شکل (3-10) نمايی از ميکروتوربين ساخت شرکت Capstone                                             28

شکل (4-1) طرح سيستم پيشنهادی                                                                        32

شکل (4-2) نمودار مربوط به انديس هزينه­ها                                                             40

شکل (5-1) نمودار تغييرات راندمان الکتريکی سيستم نسبت به تغييرات فشار کاری سيستم     46

شکل (5-2) نمودار تغييرات راندمان کل سيستم نسبت به تغييرات فشار کاری سيستم            47

شکل (5-3) نمودار تغييرات توان خالص توليدی سيستم نسبت به تغييرات فشار کاری سيستم   48

شکل (5-4) نمودار تغييرات حرارت خالص توليدی سيستم نسبت به تغييرات فشار کاری سيستم         49

شکل (5-5) نمودار تغييرات توان توليدی سيستم نسبت به نرخ جريان هوای ورودی به سيستم در فشار کاری 4 بار                                                                                                50

شکل (5-6) نمودار تغييرات توان توليدی سيستم نسبت به نرخ جريان هوای ورودی به سيستم در فشار کاری 5 بار                                                                                                50

شکل (5-7) نمودار تغييرات قيمت برق توليدی سيستم نسبت به تغييرات فشار کاری سيستم     51

شکل (5-8) نمودار تغييرات قيمت برق توليدی و توان توليدی سيستم نسبت به تغييرات فشار کاری سيستم                                                                                                                52

شکل (5-9) نمودار تغييرات قيمت برق توليدی و راندمان کلی سيستم نسبت به تغييرات فشار کاری سيستم                                                                                                                53

شکل (5-10) نمودار تغييرات قيمت برق توليدی سيستم نسبت به نرخ جريان هوای ورودی به سيستم در فشار کاری 4 بار و دمای گازهای ورودی ⁰C800                                                  53

شکل (5-11) نمودار تغييرات قيمت برق توليدی سيستم نسبت به نرخ جريان هوای ورودی به سيستم در فشار کاری 5 بار و دمای گازهای ورودی ⁰C900                                                  54

شکل (5-12) نمودار تغييرات قيمت برق توليدی سيستم نسبت به نرخ جريان هوای ورودی به سيستم در فشار کاری 5 بار و دمای گازهای ورودی ⁰C1000                                                         54

شکل (5-13) نمودار تغييرات هزينه خريد، نصب و راه­اندازی سيستم نسبت به تغييرات فشار کاری سيستم                                                                                                                55

شکل (5-14) نمودار تغييرات هزينه خريد، نصب و راه­اندازی و توان توليدی سيستم نسبت به تغييرات فشار کاری سيستم                                                                                        56

شکل (5-15) نمودار تغييرات هزينه خريد، نصب و راه­اندازی و راندمان کلی سيستم نسبت به تغييرات فشار کاری سيستم                                                                                        56

شکل (5-16) نمودار تغييرات هزينه خريد، نصب و راه­اندازی سيستم نسبت به نرخ جريان هوای ورودی به سيستم در فشار کاری 4 بار و دمای گازهای ورودی ⁰C800                               57

شکل (5-17) نمودار تغييرات هزينه خريد، نصب و راه­اندازی سيستم نسبت به نرخ جريان هوای ورودی به سيستم در فشار کاری 5 بار و دمای گازهای ورودی ⁰C900                               57

شکل (5-18) نمودار تغييرات هزينه خريد، نصب و راه­اندازی سيستم نسبت به نرخ جريان هوای ورودی به سيستم در فشار کاری 5 بار و دمای گازهای ورودی ⁰C1000                             58

فهرست جداول

جدول (3-1) ویژگی­های کلی میکروتوربین­ها                                                            18

جدول (3-2) مزایا و معایب میکروتوربین­ها                                                              24

جدول (3-3) ویژگی­ها و هزینه­های میکروتوربین­های رکوپراتوردار و ساده براساس سیستم های تولید همزمان                                                                                                             26

جدول (3-4) ویژگی­های میکروتوربین­های سازندگان متفاوت با سوخت­های متفاوت براساس سیستم تولید همزمان                                                                                                          27

جدول (5-1) پارامتر‌هاي فرض شده در سيستم پيشنهادی                                                        45

جدول (5-2) مشخصات حالت بهينه يک سيستم 100 کيلوواتی                                                58

جدول (5-3) مشخصات حالت بهينه سه نمونه ميکروتوربين                                           59

جدول (5-4) مقايسه نتايج کد حاضر با نتايج هورلوک                                                  60

جدول (5-5) مقايسه نتايج کد حاضر با نتايج ماساردو                                                  60

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب  استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.