دانشگاه شهید بهشتی

داشنکده مهندسی مکانیک و انرژی

پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک

تبدیل انرژی

طراحی بهینه بویلربازیاب حرارتی دو فشاره و آنالیز 3E سیکل ترکیبی با تزریق بخار به اتاق احتراق در توربین­های گاز کلاس V94.2-LM6000-PG9351FA

 استاد راهنما:

دکتر محمدعامری

چکیده

در سال­های اخیر با توجه به اهمیت یافتن انرژی، گرم شدن کره­ی زمین و آلودگی محیط زیست و منابع تولید آن و رشد روز افزون نیاز صنایع مختلف به شکل­های گوناگون انرژی و همچنین حجم گسترده مصرف کنندگان آن در سراسر دنیا نیاز به ارائه الگوهایی جهت بهینه نمودن مصرف و تولید انرژی احساس شد.

با استفاده از آنالیز اگزرژی، اگزرژی اقتصادی و محاسبه­ی میزان تولید No_x و Co سیکل ترکیبی مورد ارزایابی قرارگرفت. که نتایج نشان می­دهند اتاقک احتراق بیشترین تخریب اگزرژی(MW 145) و بویلربازیاب حراراتی پس از آن بیشترین هزینه تخریب اگزرژی را به سیکل وارد می­کند. در بررسی اثرات محیط زیست که با کارکرد نیروگاه سیکل ترکیبی در بارهای جزئی میزان تولید این آلاینده­ها افزایش می­یابد. با افزایش دمای محیط نیز میزان تولید No_x افزایش ولی میزان تولید Co کاهش خواهد یافت. در بررسی­های مربوط به اثرات تولید Co₂ نتایج نشان دادند که استفاده از سیکل ترکیبی نقش بسزایی در کاهش گرمایش زمین دارد. در این قسمت نیز با تغییر سوخت حساسیت تولید گازهای گلخانه­ای به همراه به بهینه­سازی کل سیکل ترکیبی صورت پذیرفت.

همچنین در این کار ابتدا با توجه به تأثیر شرایط محیطی بر روی توربین گاز در سیکل ترکیبی به بررسی نتایج طراحی بویلربازیاب حرارتی در حالت ایزو و شرایط نیروگاه دماوند در نزدیکی تهران پرداخته و طراحی بویلربازیاب با نتایج این نیروگاه در این منطقه اعتبار سنجی شد. که نتایج نشاندهنده­ی کاهش شدید توان خالص از 237 به 207 مگاوات در نیروگاه سیکل ترکیبی است. در نتیجه با توجه به اینکه یکی از مشکلات اساسی در سیکل­های ترکیبی عدم توانایی تولید ماکسیمم در شرایط سایت و عدم آمادگی در تولید توان برای شبکه­ی قدرت می­باشد. در نتیجه با توجه به مشکلات پیش رو در این کار افزایش توان در سیکل پایین دست با کاهش افت فشار سمت گاز بر روی توربین گاز و افزایش توان به واسطه­ی تزریق بخار به داخل اتاق احتراق و در سیکل بالا دست با افزایش تولید بخار با توجه به تغییر دمای پینچ و اپروچ بدون عدم تزریق سوخت اضافی در سیکل ترکیبی مد نظر می­باشد. در تابع هزینه­ی موجود علاوه بر هزینه­ی تولید اثرات زیست محیطی هزینه­ی ساخت HRSG تخریب اگزرژی آن در نظر گرفته شده است. بهینه­سازی با توابع هدف که ضرایب وزنی دو تابع هزینه­ی قیمت، معکوس راندمان­های اگزرژی و حرارتی کل سیکل در نظر گرفته شده است نشان می­دهد که توان به میزان حداکثر 2 مگاوات توان خالص تولید را به گونه­ای افزایش دهد که هزینه­ها به شدت کاهش یابد. همچنین سیکل ترکیبی در بارهای نسبی نیز بهینه­سازی شد و مقدار پاشش و پارامترهای سیکل بهینه برای بارهای100%، 75% و 50% نیز محاسبه شدند که به ترتیب مقدار بهینه­ی پارامتر X=s/f (نسبت بخار به سنبت سوخت)برابر 20%، 21% و 19% است.  

کلمات کلیدی: سیکل ترکیبی، بویلربازیاب حرارتی، آنالیز اگزرژی، اثرات محیط زیست، بهینه­سازی، تزریق بخار.

فهرست مطالب

نشانه ها ظ‌

زیرنویس ها ظ‌

بالا نویس… غ‌

فصل1 . مقدمه. 1

1-1. مقدمه ای بر اگزرژی، اگزرژی اقتصادی.. 2

1-1-1. مقدمه ای بر بهینه سازی سیکل نیروگاهی و بویلر بازیاب حرارتی (HRSG) 3

1-1-2. بویلر بازیاب حرارتی (HRSG) 3

1-2. مقدمه ای بر اثرات زیست محیطی و کاهش CO₂ و NO_x 5

1-3. مقدمه ای بر تزریق بخار به داخل اتاق احتراق. 6

فصل2 . مدل سازی هوا، انواع سوخت ها، احتراق سوخت گاز و مایع. 8

2-1. مقدمه. 8

2-2. فشار محیط.. 8

2-3. مدل سازی هوای محیط.. 9

2-3-2. خواص ترمودینامیکی و فیزیکی هوا 9

2-3-2-1. ظرفیت گرمایی.. 9

2-3-2-2. ویسکوزیته. 10

2-3-2-2-2. مدل سادرلند با دو ثابت.. 11

2-3-2-2-3. قانون سادرلند با سه ثابت.. 11

2-3-2-2-4. قانون توانی.. 11

2-3-2-3. هدایت حرارتی.. 12

2-3-2-4. چگالی هوا 13

2-4. سوخت های مایع و مدل سازی آن ها 13

2-5. سوختهای گازی و مدل سازی آن ها 15

2-5-1. خواص فیزیکی شیمی سوخت های گازی.. 16

2-5-1-1. حجم مخصوص… 16

2-5-1-2. ارزش حرارتی.. 16

2-5-1-3. حدود اشتعال پذیری.. 18

2-5-1-4. منیمم انرژی جرقه. 20

2-6. واکنش احتراق. 20

2-6-1. معادلهی احتراق برای سوخت گاز 20

2-6-2. انتخاب بهترین سناریو برای معادلهی احتراق در سوخت های مایع. 21

2-6-2-1. سناریو اول. 21

2-6-2-2. سناریو دوم. 21

2-6-3. مدل سازی احتراق. 21

2-6-3-1. سناریو احتراق. 21

2-6-3-1-2. افت فشار در اتاقک احتراق. 22

2-6-4. محاسبه ی دمای آدیاباتیک شعله. 22

2-6-5. مقایسه نتایج احتراق گاز طبیعی و نفت کوره 23

فصل3 . مقدمه ای بر آنالیز اگزرژی. 25

3-1. مقدمه. 25

3-2. کار در دسترس از دست رفته. 25

3-3. سیکل.. 31

3-3-2. سیکل موتورهای حرارتی.. 32

3-3-3. چرخه یخچال. 34

3-3-4. چرخه های پمپ حرارتی.. 36

3-4. پروسه های پایدار 38

3-5. محاسبه ی اگزرژی.. 41

3-5-2. تخریب اگزرژی و تلفات اگزرژی.. 45

براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد  

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: