دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی مکانیک – تبدیل انرژی
عنوان:
تحلیل ترمودینامیکی سیکل برایتون به روش آنالیز اگزرژی
چکیده
مهمترین هدف از گسترش سیستم ها اینست که به طور موثر از منابع انرژی های تجدیدناپذیر نفت و گاز طبیعی استفاده نماییم. روش آنالیز اگزرژی برای پیش بردن این هدف مناسب است چرا که محل و نوع اندازه حقیقی از اتلاف را می تواند تعیین نماید که این اطلاعات می تواند به منظور طراحی سیستم های جدید استفاده شود.
در واقع آنالیز اگزرژی نشان می دهد که در دور شدن عملکرد یک سیستم از حالت ایده آل کدام اجزاء در این حرکت سهیم هستند و اینکه چه کاری می توانیم در جهت طراحی بهتر این سیستم ها به منظور بازگشت پذیری های کم انجام دهیم.
یکی از خصوصیات مشخص معادله مربوط به موازنه اگزرژی مورد بحث در هر جزء از سیستم حرارتی می تواند برحسب ترم هایی نظیر اگزرژی جریان و آنتروپی تولید شده جریان و نرخ اگزرژی های مناسب همچون سوخت و کار قابل دسترس نوشته شود.
با توجه به هزینه پایین سوخت به ویژه گاز طبیعی در ایران استفاده از توربین های گازی یک روش سودمند جهت تولید سریع قدرت می باشد. آنالیز اگزرژی ما را قادر می سازد تا راندمان سیستم و همچنین تخریب اگزرژی در هر جزء از سیستم، نرخ جریان جرمی و دمای گازهای خروجی و ترکیبات آن را معین می نماییم. همچنین می توان اثر دمای هوا و رطوبت نسبتی آن را روی عملکرد سیستم مورد بررسی قرار داده و در صورت وجود داده های واقعی سازندگان توربین گاز مقایسه نماییم.
در این مطالعه یک برنامه کامپیوتری جهت آنالیز انرژی و اگزرژی اجزاء سیستم نوشته شده تا عملکرد ترمودینامیکی سیستم توربین گاز را شبیه سازی نماید.
همچنین از روش های موجود در بهینه سازی، مینیمم سازی اگزرژی تخریب شده می باشد که براساس محدود کردن فاصله عملکرد طرح واقعی و یک سیستم ایده آل معقول که در معرض همان محدودیت های فیزیکی سیستم واقعی قرار می گیرد، می باشد. به منظور مینیمم سازی بایستی موارد ایده آل ترمودینامیکی را با مشخصات سیستم ارتباط دهیم که با تغییر یک یا بیشتر این مشخصه ها می توانیم طرح را به یک شرایط کاری ترمودینامیکی بهینه نزدیک نماییم. در این مطالعه برگشت ناپذیری های مرطوب به افت فشار در مسیر جریان را که باعث تخریب اگزرژی در کل سیکل می شوند مورد محاسبه قرار داده و نشان می دهیم که عملکرد ترمودینامیکی می تواند نسبت به نرخ جریان و یا توزیع افت فشارها بهینه شود. به عبارت دیگر منظور تعیین اپتیمم افت فشار به منظور ایجاد قدرت ماکزیمم می باشد.
مقدمه:
مطالعات انجام گرفته در این پروژه با یک خلاصه ای از مفاهیم مربوط به اگزرژی و تاریخچه آن در ارتباط با محققانی که در اصول و کاربرد و گسترش آن در صد سال گذشته نقش عمده ای داشته اند شروع می شود. در این قسمت فرق آنالیز انرژی با اگزرژی و مزیت های مربوط به آنالیز اگزرژی در تشخیص مقادیر واقعی اتلاف انرژی بیان شده و با مثال های واضحی در این ارتباط اهمیت آنالیز اگزرژی یا به عبارت دیگر آنالیز براساس قانون دوم را روشن می سازیم. تمامی این مطالب که در فصل اول عنوان شده به صورت چکیده ای از مقالات مهم از نشریات معتبر، همچنان که تعدادی از آنها در قسمت مراجع ذکر شده می باشد. در فصل دوم پروژه به روابط مهم مورد استفاده در آنالیز اگزرژی و معرفی مفاهیم مربوط به هریک پرداخته شده و مکانیزم های موثر در تخریب اگزرژی و همچنین تقسیمات اگزرژی کل به اگزرژی های مکانیکی، حرارتی و شیمیایی و یا اگزرژی سوخت و محصول بیان شده و راندمان اگزرژی براساس آنها محاسبه می شود.
در فصل سوم به پژوهش های موجود انجام گرفته در ارتباط با عملکرد سیکل برایتون اشاره شده و یک روش جهت بهینه سازی آن برای سیکل ساده و پیشرفته براساس نسبت دمای تراکم، ارائه می شود.
در فصل چهارم برای اجزاء مختلف سیکل برایتون، مدلسازی انجام گرفته و روابط مربوط، جهت محاسبه مقادیر اگزرژی های تخریب شده و همچنین مشخصه های ترمودینامیکی آن استخراج می شود. همچنین یک بهینه سازی براساس افت فشار ورودی جهت قدرت ماکزیمم انجام می گیرد.
در فصل پنجم نیز یک آنالیز اگزرژی برای سیکل ساده و پیشرفته انجام گرفته و نتایج مربوط به این آنالیز به صورت عددی در ارتباط با نرخ اگزرژی های تخریب شده، راندمان های اگزرژی اجزاء و کل سیستم و دما و اگزرژی نقاط مختلف سیکل و قدرت خالص بیان شده و بحث و بررسی می شود.
در خاتمه نیز پیشنهاداتی در مورد مطالعات بیشتر و جدیدتری که در ارتباط با این تحقیق می تواند ادامه یافته یا انجام گیرد، عنوان می شود.
در مجموع مطالعه انجام گرفته در این پروژه یک فهم اساسی در ارتباط با اهمیت و نقش روش اگزرژی به عنوان ابزاری جهت طراحی بهتر اجزاء و یا دسته بندی بهتر فرایندهای آنها از طریق محاسبه نرخ اگزرژی نابود شده می دهد.
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند