در این پایان نامه سعی شده است که اثرات میزان تابش خورشیدی بر میزان رسوب جمع شده در کف مخازن ذخیره سازی نفت خام، بررسی شود که از این کار علمی می توان در انتخاب رنگ جداره خارجی این مخازن، استفاده نمود. بخش اول کار بررسی و تعیین اثر تابش خورشیدی بر دمای نفت خام موجود در مخزن ذخیره سازی نفت خام می باشد، که از نتایج یک پایان نامه موازی با کار حاضر استفاده شده است. لازم به ذکر است که تابش خورشیدی تنها عامل تغییر دما در مخازن نمی باشد بلکه تنها یکی از عوامل است که بر میزان دمای نفت خام موجود در مخازن، تاثیر می گذارد. در بخش اصلی پایان نامه به بررسی اثر تغییرات دما بر میزان تشکیل رسوب، پرداخته شده است. رسوبات ته نشین شده در کف مخازن نفت شامل آسفالتین، واکس و مواد غیر آلی و ... می باشد که ما رسوبات را تنها ناشی از ذرات آسفالتین و واکس در نظر می گیریم. نتایج تجربی نشان می دهد که برای یک مخزن با حجم 1 میلیون بشکه، سالانه حدود 5/2 میلیون دلار به صورت تشکیل رسوب، از چرخه صادرات خارج می گردد، که خود اهمیت کار حاضر را بیان می کند.مدلی که برای فرایند ته نشینی ذرات معلق که مشابه قانون استوکس است، پیشنهاد می شود، معادلات مفید را در اختیار ما قرار می دهد. در این مدل فرض شده است که هیچگونه جریانی در مخزن وجود ندارد، ذرات نیز تحت تاثیر نیروی وزن خود شروع به ته نشینی می کنند و تحت تاثیر گرادیان غلظت، به سمت بالا پخش می شوند. این مدل با استفاده از قوانین استوکس، پخش فیک و استوکس-انیشتین، می تواند اندازه قطر بحرانی ذرات آسفالتین و واکس را محاسبه کند. بدین معنی که اگر قطر ذره از قطر بحرانی بیشتر باشد، ذره شروع به ته نشینی می کند و برعکس. با استفاده از یک توزیع ذرات برای آسفالتین و واکس (به صورت یک تابع چگالی گاما)، می توان درصد ذرات جامد که در حال ته نشینی هستند را به دست آورد. منابع موجود بیانگر این موضوع می باشند که میزان ذرات جامد آسفالتین با دما تغییر زیادی نمی کنند ولی میزان ذرات جامد واکس شدیداً با دما ارتباط دارند. این ارتباط نیز با استفاده از ارائه یک مدل ترمودینامیکی برای ذرات جامد واکس، تعیین گردیده است. این مدل بر اساس برابر قرار دادن فوگاسیته های فاز جامد و مایع، بنا شده است. به منظور تعیین صحت نتایج مدل، ارتفاع رسوب در 10 بازه زمانی در طول تقریباً 2 سال، برای مخزن ذخیره نفت شماره 28 جزیره خارک، اندازه گیری شد و با نتایج حاصل از این مدل مقایسه گردیده است. از نتایج مهمی که حاصل گردید می توان موارد زیر را ذکر کرد که: مقدار رسوب در دمای بالاتر از دمای ظهور واکس، تنها شامل ذرات آسفالتین می باشد. در دماهای پایین تر از دمای ظهور واکس، با کاهش بیشتر دما، سهم رسوب ناشی از واکس افزایش می یابد. سهم ذرات آسفالتین از رسوب تقریباً ثابت بوده و با تغییرات دما، تغییر چندانی نمی کند. در پایان نیز اثر رنگ مخزن بر میزان تشکیل رسوب، بررسی گردیده است.

در این تحقیق، مدلی عملی برای جریان نفت داخل خطوط لوله در بالای سطح زمین به عنوان سیال تراکم ناپذیر ارائه شده است. تغییرات دمایی سطح لوله و جریان نفت مورد بررسی قرار گرفته است. سطح بیرونی لوله در معرض انرژی خورشیدی و جریان باد قرار دارد. مبادلات تشعشعی سطح لوله با محیط نیز مهم فرض شده و قابل صرف نظر نمی باشد. تاثیرات رنگ سطح خارجی لوله ها نیز از نظر ضریب جذب و نشر نظرشان، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای بررسی توسعه دمایی نفت در خط لوله، مدلی ارائه شده است که نتایج بدست آمده از آن نشان می دهد درجه حرارت متوسط سیال در فاصله ای از لوله که به طور مشخص تابع عدد رینولدز است، به سمت مقدار معیّنی میل می کند. ضرایب جذب و نشر رنگ سطح لوله به عنوان عامل اصلی در توسعه دمایی جریان داخل لوله معرفی شده که قادر به افزایش یا کاهش دمای سطح لوله و دمای سیال داخل لوله به خصوص برای اعداد رینولدز پایین، می باشند. به طور کلّی افزایش ضریب جذب، افزایش دمای سطوح و افزایش ضریب نشر، کاهش دمای سطوح را به همراه دارد. یکی از مهمترین اهداف پایانه های نفتی محاسبه دقیق میزان نفت جابجا شده است؛ که آنها را به سمت کاهش یا از بین بردن هر گونه خطا در این سیستم های اندازه گیری سوق می دهد. سه منبع اصلی خطا در سیستم اندازه گیری نفت خام شامل موارد زیر می باشد: الف) دمای نفت ب) ذرات رسوب و آب ج) دبی جریان. دمای نفت به هنگام فروش یکی از عوامل ایجاد خطا در پایانه های صادرات نفت است. نور خورشید تاثیر بسزایی در جذب انرژی توسط سطوح لوله و در نتیجه تغییرات دمایی نفت دارد. جریان نفت در حین عبور از لوله با جذب انرژی خورشید توسط سطح خارجی لوله و انتقال آن از طریق هدایت گرم می شود. این امر سبب افزایش دمای نفت در هنگام رسیدن به ایستگاه اندازه گیری و متعاقب آن افزایش عدم قطعیت در اندازه گیری می گردد. مقدار افزایش دما به رنگ سطح لوله و دبی جریان نفت وابسته است.

نگهداری و ذخیره مواد نفتی در مخازن همواره دارای مشکلاتی است، از جمله این مشکلات می توان به تبخیر مواد نفتی از مخازن ذخیره سازی اشاره نمود. تبخیر از مخازن علاوه بر ایجاد آلودگی های زیست محیطی، موجب بروز ضررهای اقتصادی نیز می شود که این ضررها می تواند به علت از دست دادن بخشی از فرآورده ذخیره شده باشد و یا به لحاظ تغییر کیفیت فرآورده به خاطر تبخیر برخی از هیدروکربن های سبکتر باشد. بنابراین بررسی میزان اتلافات تبخیری و ارائه راهکار هایی برای کاهش این تلفات یک امر مهم و ضروری به نظر می رسد.از عوامل اصلی تبخیر از مخازن، افزایش دمای نفت خام درون مخزن در طی روز می باشد و با توجه به اینکه تابش خورشیدی یک پارامتر مهم در افزایش دمای نفت خام می باشد لذا کاهش اثر تابش خورشیدی بر مخازن با انتخاب رنگ مناسب برای جداره و سقف می تواند مانع افزایش بیشتر دمای نفت خام و درنتیجه تبخیر بیشتر آن شود.از عوامل اصلی تبخیر از مخازن، افزایش دمای نفت خام درون مخزن در طی روز می باشد و با توجه به اینکه تابش خورشیدی یک پارامتر مهم در افزایش دمای نفت خام می باشد لذا کاهش اثر تابش خورشیدی بر مخازن با انتخاب رنگ مناسب برای جداره و سقف می تواند مانع افزایش بیشتر دمای نفت خام و درنتیجه تبخیر بیشتر آن شود. در این پروژه ضمن محاسبه اتلافات تبخیری ماهیانه و سالانه از مخازن موجود در جزیره خارک، به بررسی اثر رنگ جداره بیرونی مخازن بر نرخ تلفات تبخیری پرداخته شده است. برای محاسبه میزان اتلافات تبخیری از روش ای پی آی که روشی کاملا مستند و معتبر است استفاده نموده ایم. در این روش اثر پارامترهایی همچون جنس ماده ذخیره شده در مخزن، نوع مخزن، شرایط جوی و موقعیت جغرافیایی منطقه لحاظ شده است. مخازن موجود در این جزیره از نوع سقف شناور خارجی بوده که هر مخزن قابلیت ذخیره یک میلیون بشکه نفت خام را دارد. نتایج نشان می دهد که از مخازن موجود در جزیره خارک سالانه بیش از 7 هزار بشکه نفت خام تبخیر شده و وارد هوای محیط می شود. همچنین با توجه به نتایج انتخاب رنگی با ضریب جذب کم یک راهکار کاملا مناسب و عملی می باشد که می تواند موجب کاهش تلفات تبخیری گردد به طوری که اختلاف ایجاد شده در تلفات سالانه از مخازن جزیره خارک، بین دو رنگ سفید با ضریب جذب 0/16 و رنگ سیاه با ضریب جذب 0/98 بیش از 3هزار بشکه در سال خواهد بود. این بررسی با توجه به شرایط جوی خارک در سال 86 انجام شده است.

یک ایستگاه تقلیل فشار گاز شهری( cgs) دارای قسمتهای مختلفی میباشد که قسمت گرم کننده گاز ( heater) یکی از بخشهای مهم و حیاتی آن بشمار می آید. اهمیت قسمت گرمکن در ایستگاه تقلیل فشار از آن جهت است که گاز در ایستگاه تقلیل فشار در طی فرآیند کاهش فشار دچار افت دما میگردد، حال اگر میزان کاهش دما در طی این فرآیند به حدی باشد که از دمای هیدراته شدن گاز نیز بیشتر کاهش یابد در خطوط انتقال گاز پدیده یخ زدگی و یا هیدراته شدن رخ خواهد داد. برای جلوگیری از وقوع چنین اتفاقی دمای گاز قبل از کاهش فشار در ایستگاه باید افزایش یابد. هم اکنون این افزایش دما توسط گرمکنهای حرارتی که از سوخت گاز طبیعی استفاده می نمایند صورت می پذیرد. یکی از اصلی ترین معضلات استفاده از این نوع گرمکنها میزان مصرف بالای سوخت آنها، که در اکثر مواقع گاز طبیعی است، می باشد. در این پایان نامه بر این سعی شده است که امکان استفاده از انرژی خورشیدی را جهت گرمایش گاز قبل از فرآیند کاهش فشار و در نتیجه کاهش میزان گاز مصرفی هیتر را بررسی شود. دراین تحقیق در ابتدا با توجه به شرایط جغرافیایی وآب وهوایی شهر ساری و همچنین با استفاده از روشهای معتبر علمی شار خورشیدی تابیده شده شهر ساری محاسبه میگردد. در مرحله طراحی سیستم بهینه با دو سناریوی متفاوت روبرو میشویم. اول آنکه هیتر مورد استفاده از نوع قابل کنترل باشد یعنی اینکه هیتر گازی قابلیت واکنش لحظه ای به تغییرات توان مورد نیاز را داشته باشد و سناریوی دوم آنکه چنین قابلیتی در هیتر مورد نظر وجود نداشته باشد. هر کدام از این هیتزها طراحی خاص خود را میطلبد که از نظر تحلیل حرارتی و انرژی کاملاً متفاوت با دیگری میباشد. در هریک از این حالت ها، با ارزیابی های اقتصادی تعداد کلکتور بهینه انتخاب می شود. در نهایت بررسی اقتصادی سیستم صورت خواهدگرفت. لازم به ذکر است که این پژوهش بر روی ایستگاه آکند شهر ساری صورت گرفته است و جامعه آماری این تحقیق داده های هواشناسی مربوط به سال 1387 شهرساری می باشد.

گاز طبیعی یکی از منابع اصلی انرژی در دنیا می باشد، نیاز به انتقال گاز از مناطق تولید کننده به نواحی مصرف کننده در کشورها و یا از کشوری به کشور دیگر عاملی برای ساخت شبکه های انتقال گاز گردیده است. بدلیل طولانی بودن خطوط انتقال ، فشار و انرژی گاز به سبب اصطکاک بین گاز و دیواره داخلی لوله ها از دست می رود، برای غلبه بر این کاهش انرژی در خطوط انتقال، ایستگاه های تقویت فشار در مسیر نصب می شوند. بعلت بالا بودن حجم سالیانه گاز عبوری از خطوط انتقال، سوخت قابل توجهی در ایستگاه های تقویت فشار به منظور تامین انرژی کمپرسور ها مصرف می شود و این امر موجب شده که محققان مطالعات بسیاری بر روی ایستگاه های تقویت فشار به منظور کاهش سوخت مصرفی درایستگاه ها و متناسب با آن کاهش در هزینه ها انجام دهند. عموماً هدف از شبیه سازی شبکه های انتقال گاز پیدا کردن شرایطی برای کاهش در هزینه ها و به عنوان اصلی ترین موضوع کمینه کردن مقدار سوخت مصرف شده در ایستگاه های تقویت فشارمی باشد. در این تحقیق هدف عمومی شبیه سازی یک ایستگاه تقویت فشار و هدف از بهینه سازی، پیداکردن وضعیت عملکردی است که مصرف سوخت را کمینه کند. ایستگاه تقویت فشار رضوی در مشهد به عنوان نمونه مطالعاتی در نظر گرفته شده و به شبیه سازی (در تمام تحقیقات قبلی سیکل راننده (توربین گاز) تنها به صورت یک رابطه که بازده کلی بستگی به توان ورودی دارد، تعریف می شود و اثراتی مانند دما و فشار محیط و غیره مورد بررسی قرار نگرفته اند. اما در این تحقیق تمام عوامل تاثیر گذار بر سیکل راننده مورد بررسی قرار گرفته اند.) آن برای تعیین مصرف سوخت و تعیین بهترین وضعیت عملکرد پرداخته شده است. ایستگاه دارای 4 توربوکمپرسور است، که به صورت موازی چیده شده اند. همچنین به آنالیز اگزرژی ایستگاه پرداخته شده و به عنوان کاری جدید و نو که تا به حال صورت نگرفته شده است به کمینه سازی اگزرژی نابود شده در ایستگاه برای تعیین چگونگی بهترین کارکرد هر واحد تراکم به عنوان تابع هدف در بهینه سازی پرداخته شده است. در انتها نیز نتایج حاصل از شبیه سازی صورت گرفته برای ایستگاه تقویت فشار رضوی مشهد و نتایج حاصل از بهینه سازی آن برای دو تابع هدف مصرف سوخت و اگزرژی نابود شده آورده شده است.

در تحقیق حاضر، خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی با استفاده از معادله حالت ‏aga8‎، محاسبه ‏شده است. گاز طبیعی ترکیبی از چندین هیدروکربن و عنصر گازی می باشد. بنابراین خواص ‏ترمودینامیکی گاز طبیعی، وابسته به خواص ترمودینامیکی اجزای تشکیل دهنده آن بوده و با تغییر ‏ترکیب گاز طبیعی، خواص ترمودینامیکی آن نیز تغییر می کنند. برای اینکه خواص ترمودینامیکی ‏گاز طبیعی را محاسبه نماییم، نیاز به معادله حالتی داریم که خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی را با ‏توجه به اجزای آن، محاسبه نماید. معادله حالت ‏aga8‎‏ که توسط انجمن گاز آمریکا ارائه شده، با ‏درنظرگرفتن خواص متقابلی اجزای گاز طبیعی در ترکیب مدل بسیار دقیقی برای محاسبه ضریب ‏تراکم پذیری گاز طبیعی، ارائه کرده است.‏ در این تحقیق، با مبنا قرار دادن معادله حالت ‏aga8‎‏ و با استفاده از روابط ترمودینامیکی مشخصی ‏که بین اجزای یک ترکیب گازی برقرار است، خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی محاسبه شده است. ‏محاسبات با داده های آزمایشگاهی معتبرسازی شده است. معتبرسازی محاسبات نشان می دهد که ‏معادله حالت ‏aga8‎‏ از دقت قابل قبولی برای محاسبه خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی، برخوردار ‏می باشد.‏ خواص ترمودینامیکی برای مناطق مختلف گازی ایران و تاثیر ترکیب گاز طبیعی بر روی خواص ‏ترمودینامیکی بررسی شده است. همچنین، بعضی از فرآیند های گاز طبیعی با استفاده از معادله ‏حالت ‏aga8‎، شبیه سازی شده و تاثیر ترکیب گاز بر روی این فرآیندها، مورد تجزیه و تحلیل قرار ‏گرفته است. ‏ در نهایت نرم افزاری جهت محاسبه خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی، ارائه شده است. با مشخص ‏بودن دما، فشار و کسر مولی اجزای گاز طبیعی در مخلوط گاز، می توان با استفاده از نرم افزار ‏طراحی شده، خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی را محاسبه نمود.‏

با توجه به تولید روز افزون خودرو و در پی آن افزایش مصرف انرژی بخصوص دو فرآورده بنزین و گازوئیل و نیز بحران آلودگی هوا و هزینه‏های سنگین جهت پالایش و واردات این دو فرآورده و سایر عوامل سیاسی ناشی از تحریم‏ها، مسئولان و صاحب‏نظران بخش انرژی به فکر سوختی جایگزین برای این دو فرآورده شدند. با توجه به اینکه کشور ایران با دارا بودن 16 درصد از ذخایر گاز طبیعی در رتبه دوم این ذخایر در سطح جهان قرار دارد، بیشترین توجه معطوف به گاز طبیعی شد. گاز طبیعی برای فشرده‏سازی از خطوط گاز شهری با فشار mpa 5/1 وارد جایگاه‏های cng می‏شود. در این جایگاه‏ها، فشار گاز تا فشار mpa 25 افزایش می‏یابد. کمپرسورها مهمترین قسمت در جایگاه می‏باشد و از آن به عنوان قلب ایستگاه یاد می‏شود. کمپرسورهای موجود در جایگاه‏ها معمولا از نوع رفت و برگشتی بوده و به کمپرسورهای سیلندر پیستونی معروفند . در تحقیق حاضر ابتدا نقش کمپرسورهای رفت و برگشتی در جایگاههای cng بررسی می شود. بعد از آن نحوه ی عمل کمپرسورهای رفت و برگشتی، طرحهای اصلی و اجزای مختلف آن مورد مطالعه قرار می‏گیرند. سپس به بیان تعدادی از معادلات حالت قابل استفاده برای گاز طبیعی پرداخته شده است. در ادامه معادله حالت aga8 و روابط آن که در این پایان نامه مورد استفاده قرار گرفته است به صورت جامع معرفی می شود. سپس فرآیند مدلسازی کمپرسورهای رفت و برگشتی و معادلات حاکم بر آن همراه با الگوریتم حل برای دو حالت گاز ایده آل و گاز واقعی توضیح داده شده است. در نهایت فرآیند فشرده سازی گاز در مراحل مختلف و نمودارهای مربوط به آن برای حالت گاز ایده آل و حالت واقعی بررسی شده‏اند. همچنین فرآیند فشرده سازی برای ترکیب گازهایی که در میدان های مختلف گازی وجود دارند مورد مطالعه قرار می گیرند. نرم‏افزاری که در این مطالعه مورد استفاده قرار می‏گیرد متلب می باشد.

هدف از انجام این مطالعه تعیین توزیع دمای گاز طبیعی متراکم در مخزن ذخیره گاز خودرو، در حین فرایند پر شدن سریع می باشد با داشتن توزیع دمای گذرا می توان میزان ضریب انتقال حرارت بین گازهای درون سیلندر و بدنه مخزن را یافت و به یکی از ابهامات اصلی در زمینه میزان نرخ تبادل حرارت گاز و جدار سیلندر، طی فرایند پر شدن مخزن پاسخ گفت و به این ترتیب راه برای دیگر مطالعات مرتبط همچون بررسی نقش جنس و نوع مخزن در فرایند پر شدن مخزن باز خواهد شد. برای دست یابی به این هدف گاز طبیعی، یک گاز واقعی در نظر گرفته شده است و خواص آن با استفاده از معادله حالت redlich-kwong (rk) برای گاز متان تعیین گردیده است. جهت حل عددی به روش حجم محدود از نرم افزار فلوئنت برای شبیه سازی عددی استفاده شده است اما چون این نرم افزار قادر به تعیین خواص گاز واقعی برای شبیه سازی نمی باشد و همچنین شرایط مرزی در این نرم افزار به صورت پیش فرض ثابت بوده و تابعیت زمانی ندارد، یکسری توابع تعریف شده توسط کاربر (udf) به این نرم افزار الحاق شده است. این توابع (کد) به زبان برنامه نویسی c بوده و پس از تفسیر به ساختار حل گر این نرم افزار افزوده شده اند. حل عددی پیش رو از 3363 سلول محاسباتی تشکیل شده و جهت حدود ?? ثانیه حل بیش از یک میلیارد تکرار انجام شده است که نشانگر حجم بالای محاسبات است. در مطالعه حاضر تلاش بر این بوده است که ضمن ارائه رابطه جامع در خصوص تخمین ضریب انتقال حرارت جابجایی درون مخزن، حل گذرا ساده و در عین حال کارآمدی جهت تخمین میزان حرارت منتقل شده از گاز به محیط پیرامون ارائه شود، تنها راه دست یابی به چنین هدفی یافتن توزیع دمای گاز درون مخزن می باشد و این در حالی است که مطالعات پیشین یا گاز درون مخزن را تک دما تصور نموده اند و یا به اندازه گیری دما در چند نقطه محدود اکتفا نموده اند.

امروزه سیستم های تولید همزمان سرمایش، گرمایش و برق به دلیل راندمان بالای صرفه جویی در انرژی و استقلال از شبکه برق به صورت جایگزین به طور گسترده مورد استفاده برای کاربرد های مختلف مسکونی، تجاری و صنعتی قرار می گیرند. این صرفه جویی در انرژی تا حد زیادی وابسته به نحوه عملکرد واحد تولید توان و اجزای مختلف سیستم و تغییرات تقاضای انرژی از طرف مصرف کننده می باشد. در این تحقیق از یک سیستم تولید همزمان سرمایش، گرمایش و برق برای بهینه سازی فنی اقتصادی سیستم انرژی در یک ساختمان خانگی نمونه در ناحیه خشک ایران (مشهد) نسبت به سیستم تولید مجزا با اتخاذ استراتژی ها و الگوریتم های مختلف به صورت ساعت به ساعت با توجه به تقاضاهای متغیر با زمان و دینامیکی سرمایش، گرمایش فضای ساختمان، آب گرم مصرفی و برق، استفاده شد. پارامترهای مهمی مانند هزینه انرژی، مصرف انرژی اولیه، راندمان کلی سیستم، اختلاف هزینه انرژی نسبت به سیستم تولید مجزا، نسبت اختلاف هزینه انرژی، بازگشت سرمایه و ... در بهینه سازی سیستم های تولید همزمان مورد بررسی قرار گرفتند. یک الگوریتم بهینه سازی پیشنهادی (prooptalgorithm) برای بهینه سازی سیستم تولید همزمان با تمرکز بر روی حالت های عملکردی مختلف ممکن در واحد تولید توان بر مبنای رابطه تبدیل انرژی سوخت به برق و سایر اجزای سیستم و جریان انرژی در تجهیزات مختلف سیستم در هر گام زمانی پیشنهاد شد که در هر گام زمانی هزینه انرژی را کمینه می کرد. همچنین با استفاده از الگوریتم ژنتیک (ga) و اتخاذ مدل شبکه ای جریان و با تعریف دو تابع هدف مختلف، بهینه سازی سیستم تولید همزمان با هدف کمینه کردن اختلاف هزینه انرژی بین سیستم تولید همزمان و سیستم تولید مجزا انجام گرفت. استراتژی عملکرد واحد تولید توان بر مبنای دنبال کردن تقاضای انرژی الکتریکی (fel) ساختمان مورد بررسی قرار گرفت. از استراتژی حداکثر توان خروجی واحد تولید توان و فروش برق مازاد به شبکه (maxseg) نیز برای بررسی فنی اقتصادی سیستم تولید همزمان استفاده شد. استراتژی حداکثر توان خروجی واحد تولید توان و ذخیره سازی برق مازاد در مدل ذخیره سازی بلوک باتری (maxsbbs) با هدف پیدا کردن مناسب ترین بلوک باتری از لحاظ ظرفیت باتری با در نظر گرفتن دو شرط امکان سنجی عملی مدل ذخیره سازی بلوک باتری مورد مطالعه قرار گرفت. همان طور که قبلا گفته شد، بهینه سازی فنی اقتصادی سیستم های تولید همزمان مستلزم درنظرگرفتن پارامتر های مختلفی در سیستم به طور همزمان می باشد، که این پارامترها روند مشابهی نداشته و کاهش یا افزایش در یک پارامتر باعث رفتارهای متفاوتی در پارامترهای دیگر می شود. نتایج نشان داد که از لحاظ وابستگی و تعامل با شبکه برق، الگوریتم بهینه سازی پیشنهادی و استراتژی های fel و maxsbbs تقریبا به طور کامل مستقل از شبکه و بدون ارتباط با آن فعالیت کردند و در استراتژی maxseg مقدار 51043.2 kwh برق مازاد در سال به شبکه فروخته شد. از لحاظ ذخیره سازی حرارت تنها استراتژی های maxseg و maxsbbs بدلیل فعالیت همیشگی واحد تولید توان در حداکثر توان خروجی، امکان ذخیره سازی داشتند. مصرف انرژی اولیه در استراتژی maxseg بیشترین مقدار را دارا می باشد و پس از آن الگوریتم ژنتیک قرار دارد و پس از آن ها با یک اختلاف زیاد الگوریتم پیشنهادی و استراتژی fel و استراتژی maxsbbs به-ترتیب بیشترین مقدار را دارند و استراتژی maxsbbs از این لحاظ کمترین مصرف را دارد. از دیدگاه هزینه انرژی، استراتژی maxseg بیشترین هزینه (حتی بیشتر از سیستم تولید مجزا) و پس از آن الگوریتم ژنتیک قرار دارد. الگوریتم پیشنهادی و استراتژی fel پس از آن ها در مرتبه پایین تری قرار گرفته و استراتژی maxsbbs کمترین مقدار هزینه انرژی را در این میان دارد. و متناسب با پارامتر هزینه انرژی، نسبت اختلاف هزینه انرژی در استراتژی maxseg منفی (کمترین) و در استراتژی maxsbbs بیشترین مقدار (3.69%) در سال می باشد. استراتژی maxsbbs بیشترین راندمان (66.05%) و پس از آن استراتژی maxseg (65.84%)، استراتژی fel (64.7%)، الگوریتم پیشنهادی (64.57%) و الگوریتم ژنتیک (تقریبا 61.3%) قرار دارند. از لحاظ بازگشت سرمایه، استراتژی fel و الگوریتم پیشنهادی به ترتیب بهترین بازگشت سرمایه را دارند.

محاسبه خواص ترمودینامیکی هیدروکربن ها و همچنین ترکیب های مشابه گاز طبیعی، از اهمیت بالایی نزد محققان و صنعتگران برخوردار است. گاز طبیعی مخلوط پیچیده ای از چندین هیدرو کربن و عناصر گازی همچون دی اکسید کربن و نیتروژن می باشد. با توجه به تنوع فراوان هیدروکربن ها از نظر ساختار مولکولی، وزن مولکولی، نیروهای بین مولکولی و رفتارهای فازی تعیین خواص ترمودینامیکی به عوامل متعددی وابسته می باشد. بکارگیری معادلات حالت ترمودینامیکی یکی از کم هزینه ترین و سریع ترین روشها در تعیین خواص ترمودینامیکی می باشد. به همین دلیل تاکنون معادلات حالت متعددی توسط دانشمندان شیمی- فیزیک ارائه شده است. با پیشرفت مکانیک آماری و همچنین با استفاده از روابط بدست آمده از ترمودینامیک آماری در سالهای اخیر، معادلات حالت بر پایه تئوری مولکولی رواج بسیاری یافته است. یکی از پرکاربردترین آنها، معادله حالت pc-saft می باشد که از توجه بسیاری نزد پژوهشگران برخوردار است. در تحقیق حاضر، با استفاده از معادله حالت pc-saft و با بکارگیری روابط بدست آمده از ترمودینامیک آماری، خواص ترمودینامیکی هیدروکربنهای خالص و مرکب محاسبه شده است. جهت اعتبار سنجی، نتایج حاصل از معادله حالت pc-saft را با داده های آزمایشگاهی که در مقالات علمی موجود می باشد مقایسه کرده ایم. این اعتبار سنجی نشان می دهد معادله حالت pc-saft از دقت قابل قبولی برای محاسبه خواص ترمودینامیکی عناصر ساده و ترکیبات پیچیده نظیر گاز طبیعی برخوردار می باشد. گاز طبیعی از مرحله استخراج تا مصرف، به طرق مختلفی تغییر ماهیت می دهد و اطلاع از رفتار فازی آن کاری دشوار خواهد بود. در این تحقیق سعی شده است خواص ترمودینامیکی مواد در محدوده وسیعی از دما و فشار (خصوصا دماهای پایین و فشارهای بالا) مورد ارزیابی قرار گیرد. بدین منظور خواصی همچون چگالی، ظرفیت حرارتی درحجم ثابت برای ترکیباتی شبیه گاز طبیعی در فاز مایع با داده های تجربی مقایسه شده است. در پایان با حصول اطمینان از دقت قابل قبول نتایج معادله حالت pc-saft خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی مورد استفاده در استان سمنان محاسبه شده است

در این پژوهش به بررسی فنی واقتصادی استفاده همزمان از توربین گاز و توربواکسپندر در ایستگاه های تقلیل فشار پرداخته می شود. کاهش فشار گاز تقریبا درهمه ایستگاه های تقلیل فشار گاز طبیعی بوسیله شیر انبساطی انجام می شود. بدین ترتیب هیچ گونه استفاده ای از انرژی پتانسیل قابل ملاحظه گاز فشار بالا نمی شود، ضمن اینکه برای جلوگیری از هیدراته شدن گاز در اثر کاهش دما در حین کاهش فشار ناچار به استفاده از هیتر برای پیش گرمایش گاز و مصرف سوخت در فصول سرد هستیم. با استفاده از توربواکسپندر قادر به استفاده از پتانسیل فشاری گاز و تولید انرژی الکتریکی هستیم. در صورت بکارگیری توربواکسپندر نیاز گرمایی بیشتری وجود دارد و به این منظور می توانیم از سیستم تولید همزمان برای تأمین نیاز حرارتی ایستگاه و همچنین تولید برق استفاده کرد. در این تحقیق به بررسی طرح های مذکور برای ایستگاه تقلیل فشار گاز استان سمنان پرداخته می شود. این طرح ها شامل سه سناریوی کلی می شوند، یکی استفاده از توربواکسپندر بدون بکارگیری توربین گاز، دومی بکارگیری توربین گاز بدون توربواکسپندر، و آخری استفاده همزمان از توربین گاز و توربواکسپندر در ایستگاه تقلیل فشار است. با توجه به دبی گاز عبوری و همچنین دیگر پارامترهای ایستگاه، در مجموع 6 ایستگاه این استان برای پژوهش انتخاب شد که دربین این ایستگاه ها، ایستگاه تقلیل فشار شاهرود با داشتن بیشترین دبی گاز، مناسب ترین ایستگاه برای این پژوهش است و از نقطه نظر اقتصادی کاملا مناسب برای انجام طرح های پبشنهادی می باشد. در مجموع برای تمامی این 6 ایستگاه و سناریو انتخابی که شامل استفاده از توربین گاز نیز باشد، مقدار mw 29.666 می توان برق وانرژی الکتریکی تولید نمود که با توجه به قیمت فروش برق به شبکه، مقدار17.4 میلیون دلار می توان برق به شبکه سراسری فروخت

نیاز روز افزون جهان رو به پیشرفت امروزی به منابع انرژی، و همچنین آلودگی های زیست محیطی ناشی از این تحولات، باعث شده تا نگاه ها به سمت پاک ترین و مناسب ترین منبع انرژی باشد. گاز طبیعی به عنوان یکی از تمیزترین سوخت های فسیلی در جهان شناخته شده و منابع گوناگونی از آن در کره خاکی شناخته شده است. دوری تعداد زیادی از کشورهای صنعتی از این منابع گازی، منجر به پدید آمدن بحث صادرات گاز طبیعی به این مناطق می شود. به طور عمده دو روش برای صادرات گاز طبیعی وجود دارد که مایع سازی گاز طبیعی و کاهش حجم آن به یک ششصدم نسبت به صادرات بوسیله خط لوله در مسافت های طولانی ارجحیت دارد. پژوهش و مطالعه بر روی واحدهای مایع سازی گاز طبیعی جهت بهبود آن ها و کاهش مصرف انرژی در این واحدها اهمیت ویژه ای دارد. اساس کار چیلرهای جذبی بر مبنای استفاده از حرارت برای تولید سرما می باشد که در مواردی این چیلرها توانایی استفاده از تلفات حرارتی جهت تأمین حرارت مورد نیاز خود دارند. بررسی استفاده از چیلر جذبی در نقاط مختلف واحد مایع سازی گاز طبیعی صورت خواهد گرفت و سعی بر کاهش توان مصرفی و یا افزایش میزان تولید گاز طبیعی مایع شده خواهد بود. جهت انجام این مهم، نیاز به شبیه سازی نرم افزاری یک واحد مایع سازی گاز طبیعی می باشد. از چیلر جذبی برای خنک کاری، طی دو طرح استفاده خواهد شد. در طرح اول، اقدام به پیش سرمایش گاز طبیعی نموده و پس از آن گاز طبیعی وارد واحد مایع سازی خواهد شد. این امر موجب سردتر شدن محصول نهایی یا همان گاز طبیعی مایع شده در شبیه سازی شده که می توان با افزایش دبی جریان گرم یا همان گاز طبیعی، شرایط را به وضع اولیه برگرداند که نتیجه آن، افزایش تولید گاز طبیعی مایع شده خواهد بود. در طرح دیگر، چیلر جذبی برای خنک کردن جریان مخلوط مبردها استفاده خواهد شد که منجر به افزایش توان تبرید واحد مایع سازی شده و می توان با افزایش دبی گاز طبیعی، از این میزان توان تبرید اضافی استفاده نمود که منجر به افزایش دبی گاز طبیعی مایع شده خواهد شد. برای اعمال این تغییرات و استفاده از چیلر جذبی در واحد مایع سازی، نیاز به تعدادی از تجهیزات و در مواردی، انرژی مصرفی خواهد بود که هزینه هایی را به واحد تحمیل خواهند کرد. از نتایج حاصله می توان جهت تخمین مدت زمان بازگشت سرمایه های تحمیلی استفاده نمود.

با افزایش روند مصرف منابع انرژی، خطوط انتقال گاز طبیعی نیز پیچیده و پیچیده تر می شوند.مدل سازی ریاضی یکی از مهم ترین ابزارهای استفاده شده در جهت کمک به طراحی و عملکرد مطالعات می باشد. در این پژوهش، معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی، برای هردو حالت جریان هم دما و غیرهم دما درخط لوله گاز، با استفاده از روش تفاضلات محدود ضمنی حل می شوند. نمایش معادلات به فرم تفاضلات محدود ضمنی، پایداری را در گام های زمانی بزرگ تضمین کرده و در صنایع گاز بسیار مفید می باشد. الگوریتم حل معادلات تفاضل محدود غیر خطی لوله، بر پایه روش نیوتن-رافسون می باشد.

در این تحقیق به بررسی فنی و اقتصادی ایجاد یک ساختمان صفر انرژی پرداخته شده است. در ابتدا به معرفی سیستم های انرژی تجدیدپذیر پرداخته شده است، سپس به تعاریف موجود در مقالات در مورد ساختمان صفر انرژی و بالانس انرژی و معیار ها و دوره های بالانس در این گونه ساختمان ها پرداخته شده است. در ادامه به توصیف روابط حاکم بر تابش خورشیدی و معادلات مربوط به سیستم های فتوولتائیک و کلکتور های خورشیدی پرداخته شده و سپس به معرفی معادلات حاکم بر توربین های بادی و سیستم های انرژی بادی پرداخته شده است. در آخر نیز نتایج محاسبات، بر اساس معادلات حاکم ارائه شده، توسط نرم افزار retscreen برای یک ساختمان نمونه ارائه شده و برای هر مورد آنالیز اقتصادی مفصلی ارائه شده و دوره بازگشت سرمایه و درآمد های حاصل از نصب چنین سیستم های انرژی ای ارائه شده است.

پیش بینی نحوه عملکرد توربین به خصوص در نقاط خارج از طرح از اهمیت فراوانی برخوردار است. بررسی ها نشان می دهند که تغییرات شرایط محیطی و همچنین تغییر در میزان بار توربین باعث ایجاد تغییرات چشمگیری در نحوه عملکرد توربین می گردد که دانستن میزان و کیفیت این تغییرات می تواند بسیار موثر واقع گردد. اهمیت این موضوع دو چندان می شود زمانی که بخواهیم تغییراتی در شرایط هوای ورودی و یا حتی در برخی قسمت های توربین ایجاد نموده و به واسطه آن عملکرد توربین گازی را بهبود بخشیم زیرا عامل اصلی در ارزیابی های فنی و اقتصادی چنین پروژه هایی، پیش بینی میزان بهبود عملکرد توربین در اثر ایجاد تغییرات خواهد بود. تحلیل عملکرد سیستم های تولید توان از منظر قانون دوم ترمودینامیک و اگزرژی از جدیدترین کارها در زمینه تحلیل سیستم های تولید توان می باشد. همراه نمودن این ابزار با ابزارهای تحلیلی فعلی که عمدتا بر پایه قوانین اول ترمودینامیک استوار است می تواند باعث تحلیل دقیق و درست یک سیستم تولید توان باشد. بنابراین به نظر می رسد تدوین یک مدل و برنامه شبیه ساز که در عین سادگی، هزینه پایین، دقت مناسب و بهره گیری از ابزارهای به روز در تحلیل سیستم از دیدگاه کمیت و کیفیت تبدیل انرژی، رفتار یک توربین گازی را در شرایط محیطی متفاوت و همچنین سطوح بار مختلف پیش بینی نماید، می تواند بسیار کارآمد بوده و مفید واقع گردد. در پایان نامه حاضر ابتدا سعی شده است پس از مطالعه کارهای صورت گرفته و تحقیقات اخیر در زمینه شبیه سازی عملکرد توربین گازی به خصوص در شرایط خارج طرح و نیمه بار، به کمک روابط ترمودینامیکی و دخالت دادن عنصر مربوط به کنترل دور و بار توربین در روابط، عملکرد توربین گازی در سطوح بار مختلف شبیه سازی گردد. بررسی نتایج حاصل از برنامه شبیه ساز و داده های ثبت شده در نیروگاه گازی فولاد مبارکه، مربوط به توربین گازی مدل pg9171e به عنوان یک نمونه عملی، نشان می دهد که تطبیق مناسبی میان نتایج و داده های ثبت شده وجود دارد و برنامه از دقت مناسبی به منظور پیش بینی رفتار این نوع توربین گازی که از پرکاربردترین توربین ها در صنایع نیروگاهی می باشد برخوردار است. در ادامه با استفاده از برنامه شبیه ساز تدوین شده و همچنین تدوین یک مدل به منظور تحلیل اگزرژی توربین، عملکرد مجموعه توربین گازی مذکور در دو حالت تمام بار و نیمه بار به ازای یک توان ثابت و در شرایط محیطی متفاوت و همچنین در حالت نیمه بار به ازای شرایط محیطی ثابت و در سطوح بار مختلف از دیدگاه قوانین اول و دوم ترمودینامیک به طور کامل تحلیل گردید که نتایج آن درغالب نمودار و در ادامه آمده است. در نهایت تاثیر کاهش دمای هوای ورودی به کمپرسور به کمک دو روش شناخته شده فاگ و تبریدی-جذبی از دیدگاه انرژی و اگزرژی مورد ارزیابی قرار گرفتند و بهبود در عملکرد توربین گازی فولاد مبارکه توسط هر دو سیستم از دیدگاه اقتصادی نیز با یکدیگر مقایسه گردید که با توجه به شرایط اقتصادی، شرایط محیطی منطقه اصفهان و محدودیت های فنی و تکنولوژیکی موجود، سیستم خنک کاری فاگ به عنوان سیستم مناسب جهت بهبود عملکرد در این نیروگاه انتخاب و معرفی گردید.

توجه به افزایش بهای انرژی، محدودیت منابع تولید و حفظ محیط زیست، لزوم کاهش مصرف انرژی و بهینه سازی مصرف آن را از یک سو و استفاده از منابع انرژی پاک را از سوی دیگر نمایان می سازد. پژوهش ها و مطالعه بر روی واحدهای مایع سازی گاز طبیعی جهت بهبود آن ها و کاهش مصرف انرژی در این واحدها اهمیت ویژه ای دارد. برای ارسال گاز از طریق خطوط لوله به مناطق مصرفی باید فشار گاز را بالا برد تا امکان انتقال آن فراهم شود. اما در هنگام استفاده در منازل دوباره باید فشار را پایین آورد که این کاهش فشار در ایستگاههای تقلیل فشار انجام می شود. طی این کاهش فشار، دمای جریان نیز کاهش پیدا می کند که خود باعث ایجاد بار سرمایشی می شود. در شرایط فعلی این بار سرمایشی عملا هدر می رود یک راه برای بازیابی این بار سرمایشی استفاده از سیکل های کوچک تولید گاز مایع برای تبدیل درصدی از گاز ورودی به ایستگاه، به گاز مایع می باشد. از این رو در این تحقیق ابتدا به بررسی سیکل های مختلف تولید گاز طبیعی مایع (پریکو1، مینی و سیکل با اکسپندر) پرداخته شده، سیکل های مورد نظر در نرم افزار هایسیس2 تحلیل شده است و تاثیر عواملی از جمله فشار، دما و نرخ گاز ورودی طبیعی و همچنین کار مصرفی سیکل بررسی شده، تا انرژی مصرفی در سیکل تولید گاز طبیعی مایع حداقل شود. سپس کاربرد این سیکل ها در ایستگاه تقلیل فشار مورد بررسی قرار می گیرد و مقایسه استفاده این سیکل ها به تنهایی و در ایستگاه تقلیل فشار انجام شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از سیکل تولید گاز طبیعی مایع در ایستگاه تقلیل فشار مقدار کار مصرفی به ازای واحد تولید گاز مایع را به طور چشمگیری کاهش می دهد. افزایش فشار و کاهش دمای گاز ورودی نیز مقدار کار مصرفی به ازای واحد تولید گاز مایع را کاهش می دهد.

از روش های کاهش اکسیدهای ازت می توان به روش scr که باعث کاهش nox به وسیله تزریق آمونیاک و کاتالیزور می شود و همچنین فرآیند scr با تزریق آمونیاک و اوره اشاره کرد. با توجه به آنکه روش scr هزینه بالاتری نسبت به روش sncr دارد و حمل و نقل و انبارش آمونیاک نسبت به اوره سخت تر می باشد، روش sncr با تزریق اوره کاربردی تر می باشد. با توجه به دلایل فوق به بررسی این روش (sncr با تزریق اوره) و راههای افزایش راندمان آن، که به صورت درصد کاهش nox به nox اولیه تعریف می شود، پرداخته شده است. در این پایان نامه کنترل اکسیدهای ازت خروجی از یک زباله-سوز، به روش یکی از فرآیندهای کاهش اکسیدهای ازت به نام sncr با استفاده از تزریق اوره به کمک شبیه سازی در نرم افزار انسیس فلوئنت انجام گرفته شده است. جهت اعتبار سازی نتایج شبیه سازی از مقاله آقای یانگ ایل لیم که در سال 2009 منتشر شده است استفاده شده است. آقای یانگ در این مقاله به بررسی میزان خطای بدست آمده در شبیه سازی با نتایج تجربی با فرض قطر قطرات تزریق شده یکنواخت باشند یا غیر یکنواخت پرداخته است. در این مطالعه یک مدل سه بعدی از محفظه ی احتراق ثانویه یک زباله سوز مورد مطالعه قرار گرفته است. در تمامی مطالعات انجام شده، تئوری احتراق استفاده شده، مدل آرنیوس بوده است، که این مدل قادر به بررسی اثرات توربولانسی بر سرعت واکنش ها نمی باشد. در این تحقیق مدل احتراقی استفاده شده edc (eddy dissiption concept) می باشد. این مدل قادر به پیش بینی اثر سینتیک واکنش و توربولانسی بر سرعت انجام واکنش می باشد. هدف از این مطالعه بررسی اثر پارامترهای تزریق اوره مانند دمای تزریق، قطر ذرات، سرعت تزریق و زاویه نازل های تزریق بر nox خروجی در نسبت nsr=1.8 می باشد. پس از بررسی انجام شده بر پارامترهای فوق به این نتیجه رسیدیم که تغییرات در زاویه مخروطی نازل ها تاثیری بر کاهش nox ندارد. در بررسی به عمل آمده بر روی اثر تغییرات دمای ورودی نازل در کاهش nox خروجی از زباله سوز، شاهد آن بودیم که با افزایش دما، میزان nox خروجی کاهش پیدا می کند. با افزایش سرعت تزریق اوره میزان nox خروجی از زباله سوز کاهش پیدا می کند ولی به دلیل کاهش زمان اقامت میزان ایزوسیانوریک اسید (hnco) و n2o افزایش پیدا می کند. افزایش قطر ذرات، با توجه به شرایط محفظه احتراق، امکان دارد باعث کاهش یا افزایش nox خروجی شود. اندازه قطر ذرات بر میزان نفوذ ذرات، دمای انجام واکنش و همچنین زمان انجام واکنش تاثیر گذار می باشد.

در شبکه انتقال گاز طبیعی بین شهری برای انتقال گاز در مسافت های طولانی از جریان فشار بالا استفاده می کنند. برای مصرف گاز در شبکه لوله کشی شهری لازم است که فشار آن کاهش یابد.این فرآیند کاهش در ایستگاه های کاهش فشار در ورودی شهرها و نیروگاه ها انجام می گیرد. انرژی گاز در این فرایند به دلیل استفاده از شیر فشار شکن تلف می-شود.یکی از تجهیزات مورد استفاده جهت بازیابی این انرژی تلف شده موتور انبساطی می-باشد که قابلیت بازیابی انرژی هدر رفته در فرآیند تقلیل فشار گاز را دارد. هدف از ارائه این پژوهش شبیه سازی ترمودینامیکی موتور انبساطی رفت و برگشتی یک طرفه است. در این پژوهش ابتدا با فرض ایده آل بودن رفتار گاز متان دما و فشار سیکل در هر زاویه لنگ به روش عددی محاسبه شده و اثر مشخصات هندسی موتور از قبیل اندازه دریچه های ورودی و خروجی، زمان باز و بسته شدن آن ها و همچنین طول لنگ روی کار خروجی سیکل بررسی شده است. سپس به کمک استاندارد aga8 ترکیب گاز های مختلف گاز طبیعی را با فرض رفتار گاز واقعی مبنای شبیه سازی قرار داده و نتایج بخش نخست دوباره بررسی شد. در این بخش علاوه بر ویژگی های دریچه های ورود و خروخ گاز، اثر سرعت موتور و همچنین ترکیب گاز بر کار خروجی موتور بررسی شد. بر اساس بررسی ها، موتور مورد مفروض 138 کیلوژول انرژی به ازای هر کیلوگرم گاز پر فشار تولید می کند. نسبت بهینه قطر دریچه ورودی به قطر سیلندر 4/0 است. دریچه ورودی در زاویه 70 درجه لنگ در حالت بهینه بسته خواهد شد و دریچه تخلیه در این حالت در زاویه 182 لنگ باز خواهد گردید.

در ایستگاه های تقلیل فشار گاز طبیعی، قبل از فرآیند افت فشار، گاز طبیعی پیش گرم می شود تا از تشکیل هیدرات گازی جلوگیری شود. گرمکن های غیرمستقیم حمام آب پیش گرمایش گاز طبیعی را انجام می دهند. این گرمکن ها راندمان حرارتی پایینی دارند و مقدار قابل توجهی گاز طبیعی را برای پیش گرمایش استفاده می کنند. با توجه به فراوان بودن ایستگاههای تقلیل فشار گاز در ایران کاهش مصرف انرژی در این بخش از صنعت گاز ضروری است. در این پژوهش سه سیستم برای کاهش مصرف انرژی گرمکن پیشنهاد شده است. پیشنهاد اول، استفاده مستقیم از سیال گرم شده در مبدل های حرارتی زمینی است. پیشنهاد دوم، ترکیب همزمان سلول های خورشیدی با پمپ حرارتی منبع زمینی است تا برق موردنیاز سیستم پمپ حرارتی ازطریق سلول های خورشیدی تامین شود. پیشنهاد سوم، امکان ترکیب پمپ حرارتی منبع زمینی و توربین انبساطی را مورد بررسی قرار میدهد. گاز ورودی به ایستگاه تقلیل فشار، در حین افت فشار از پتانسیل بالایی برای تولید توان برخوردار است به همین منظور استفاده همزمان از پمپ حرارتی و توربین انبساطی در این طرح مد نظر قرار گرفته است. با توجه به اینکه قیمت گاز طبیعی بر توجیه¬پذیری اقتصادی طرح¬ها تاثیر گذار است دو قیمت برای آن در نظرگرفته شده است، یکی منطبق بر قیمت گار طبیعی در داخل کشور و دیگری قیمت جهانی گاز طبیعی می¬باشد تا چنانچه سیستم پیشنهادی با قیمت گاز داخلی اقتصادی نبود از قیمت جهانی استفاده شود. نرخ تنزیل در تمامی محاسبات 12 درصد فرض شده¬است. سیستم پیشنهادی اول برای دو شهر کوهدشت و الیگودرز به ترتیب 65/17 و 4/38 درصد کاهش مصرف سوخت ایجاد کرد. دوره بازگشت سرمایه تنزیل یافته نیز برای دو ایستگاه به ترتیب 8 و 35/2 محاسبه شد. سیستم پیشنهادی دوم صرفه اقتصادی نداشت. ولی با اجرای سیستم پیشنهادی سوم دوره بازگشت سرمایه تنزیل یافته برای دو ایستگاه کوهدشت و الیگودرز به ترتیب 1/10 و 1/9 سال محاسبه¬شد.

با افزایش روند مصرف منابع انرژی، خطوط انتقال گاز طبیعی و ایستگاه های تقویت فشار نیز پیچیده و پیچیده تر می شوند. بدلیل طولانی بودن خطوط انتقال گاز، فشار و انرژی گاز بسبب اصطکاک بین گاز و دیواره داخلی لوله ها از دست می رود، برای غلبه بر این کاهش انرژی در خطوط انتقال، ایستگاه های تقویت فشار در مسیر نصب می شوند. مدلسازی ریاضی یکی از مهم ترین ابزارهای استفاده شده در جهت کمک به طراحی و عملکرد مطالعات می باشد. در این پژوهش، معادلات مدلسازی جریان گذرا، تراکم پذیر درخطوط لوله گاز، در دو حالت جریان همدما و غیرهمدما با استفاده از روش تفاضلات محدود ضمنی حل شده است. نمایش معادلات به فرم تفاضلات محدود ضمنی، پایداری را در گام های زمانی بزرگ تضمین کرده و در صنایع گاز بسیار مفید می-باشد. برای حل معادلات تفاضل محدود غیر خطی لوله، از روش نیوتن-رافسون استفاده شده است. در این پژوهش شبکه اصلی انتقال شامل خطوط انتقال، شیرهای نصب شده در ایستگاه های تقویت فشار و خطوط انتقال گاز، گره های اتصال (گره جمع کننده و پخش کننده) و ایستگاه تقویت فشار به صورت گذرا مدل سازی شده است. در تمامی معادلات به کار رفته علاوه بر تغییرات فشار و دبی تغییرات دما نیز در نظر گرفته شده است. برای معتبر سازی نتایج از مقایسه نتایج این پژوهش با سایر پژوهش های علمی و همچنین با مقادیر ثبت شده در ایستگاه تقویت فشار رضوی استفاده شده است. همچنین مشخص شد برای ایستگاه تقویت فشار رضوی با در نظر گرفتن محدودیت ها، هرچه دمای ورودی به ایستگاه کمتر و فشار ورودی به ایستگاه بیشتر باشد، ایستگاه سوخت کمتری مصرف می کند و نیز اگر برای یک شرایط خاص بتوان از چندین چیدمان مختلف برای کمپرسورهای ایستگاه استفاده کرد، چیدمانی که تعداد واحد در حال کار کمتری دارد، سوخت کمتری مصرف می کند.

رشد روز افزون صنعت، بهبود پارامترهای انتقال حرارت و افزایش بازده ترمودینامیکی را جهت خنک کاری بهتر و بیشتر ضروری ساخته است. امروزه صنعت توانایی تولید سیستم هایی با تراکمی بالا از تراشه-های کامپیوتری را دارد. این دستگاه ها اغلب به دلیل تولید گرمای زیاد در سطحی کوچک، نیازمند روش-های نوین و مفید به منظور خنک کاری می باشند. یکی از سیستم هایی که می توان برای انتقال حرارت در این موارد از آن ها استفاده نمود، هیت سینک های حرارتی هستند که متشکل از میکروکانال ها با سطح مقاطع متفاوت و جنس های گوناگون می باشند.در این پژوهش به بررسی یک میکروکانال مدور از یک هیت سینک حرارتی که تحت شار حرارتی ثابت قرار دارد، پرداخته شده است. با در نظر گرفتن سیال بینگهام داخل میکروکانال جهت خنک کاری سطح موردنظر، به بررسی پارامترهای موثر در انتقال حرارت و نیز تولید آنتروپی پرداخته شده است. هم-چنین نتایج به دست آمده و پارامترهای مختلف از جمله بهبود انتقال حرارت و بازده ترمودینامیکی نیز در هر بخش با سیالات نیوتونی مقایسه شده است.نتایج این پژوهش نشان می دهد که سیالات نیوتونی در جهت جذب گرمای وارد بر دیواره موثرتر از سیالات بینگهام عمل کرده و علاوه بر این از تحلیل آنتروپی انجام شده نیز مشخص می شود که سیالات نیوتونی به دلیل تولید آنتروپی کمتر نسبت به سیالات بینگهام دارای بازده ترمودینامیکی بیشتری بوده و انرژی مفید بیشتری جهت تولید کار دارا می باشند که می تواند مورد توجه محققان جهت بررسی های آزمایشگاهی واقع شود.هم چنین با تحلیل لغزش سیال روی دیواره ی میکروکانال نیز مشاهده شد که با افزایش ضریب لغزش سیال، ظرفیت سیال برای جذب گرمای وارد بر دیواره افزایش یافته و هم چنین تولید آنتروپی سیال نیز کاهش چشم گیری خواهد داشت.

خواص ترمودینامیکی در تحلیل و بررسی فرآیندهای انجام گرفته بر روی یک سیال و در فرآیندهای تغییر فاز مانند فرآیندهای مایع سازی هیدروکربن ها، تاثیر ویژه ای دارند. از این رو محاسبه دقیق خواص ترمودینامیکی در فازهای مختلف و به خصوص در حالت تعادلی، همواره مورد توجه محققان و صنعتگران قرار گرفته است. دستگاه های اندازه گیری بخشی از این نیاز را به خوبی برآورده می کنند اما در محاسبه بسیاری از خواص غیرقابل اندازه گیری نظیر انرژی داخلی ، آنتالپی و آنتروپی و همچنین در هیدروکربن های پیچیده، ناچار به استفاده از معادلات حالت و به کارگیری روابط ترمودینامیکی هستیم. بکارگیری معادلات حالت ترمودینامیکی یکی از کم هزینه ترین و سریع ترین روشها در تعیین خواص ترمودینامیکی می باشد. به همین دلیل تاکنون معادلات حالت متعددی توسط دانشمندان شیمی- فیزیک ارائه شده است. با پیشرفت مکانیک آماری و همچنین با استفاده از روابط بدست آمده از ترمودینامیک آماری، در سالهای اخیر معادلات حالت بر پایه تئوری مولکولی رواج بسیاری یافته است. یکی از پرکاربردترین آنها، معادله حالت pc-saft می باشد که از توجه بسیاری نزد پژوهشگران برخوردار است. در تحقیق حاضر، با استفاده از معادله حالت pc-saft و با بکارگیری روابط بدست آمده از ترمودینامیک آماری، خواص ترمودینامیکی هیدروکربنهای خالص و مرکب محاسبه و جهت اعتبار سنجی با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده است. حاصل این اعتبار سنجی توسط پارامتر درصد انحراف مطلق میانگین(aad) ، برای محاسبات چگالی 0/9474، برای محاسبات ضریب تراکم پذیری 0/6141، برای محاسبات آنتالپی 0/4358، برای محاسبات آنتروپی 0/3512، برای محاسبات انرژی داخلی 0/5500، برای محاسبات ظرفیت حرارتی در حجم ثابت 0/6961، برای ظرفیت حرارتی در فشار ثابت 2/269، برای محاسبات سرعت صوت 4/5724 و برای محاسبات ضریب ژول-تامسون 4/5881 درصد می باشد. این اعتبار سنجی نشان می دهد معادله حالت pc-saft از دقت قابل قبولی برای محاسبه خواص ترمودینامیکی عناصر ساده و ترکیبات پیچیده نظیر گاز طبیعی در شرایط فازی مختلف برخوردار می باشد. در این تحقیق سعی شده است خواص ترمودینامیکی مواد در محدوده وسیعی از دما و فشار (خصوصا دماهای پایین و فشارهای بالا) مورد ارزیابی قرار گیرد. در پایان با حصول اطمینان از دقت قابل قبول نتایج، یک نمونه سیکل مایع سازی گاز طبیعی شبیه سازی شده است.

اندازه گیری دقیق گاز طبیعی همواره مساله مهمی به ویژه در سطح مصارف خانگی بوده است. از سوی دیگر جریان سنج های جرمی حرارتی به طور گسترده در صنایعی همانند صنایع نیمه هادی ها و فرایندهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از انواع جریان سنج های جرمی حرارتی، جریان-سنج جرمی حرارتی لوله مویین می باشد که برای اندازه گیری جریان های پایین استفاده می شود. در این مطالعه ابتدا شناخت پارامترهای مهم و تاثیر هر یک از این پارامترها در طراحی جریان سنج حرارتی لوله مویین و سپس استفاده این نوع جریان سنج ها برای اندازه گیری گاز طبیعی برای مصارف خانگی که جریان پایینی دارند بررسی شده است. برای این کار مدل های دو بعدی و سه بعدی یک جریان سنج جرمی حرارتی لوله مویین شبیه سازی و انتقال حرارت در لوله حسگر آن به صورت عددی ابتدا برای گاز متان به عنوان گاز طبیعی و سپس برای ترکیبات مختلف گاز طبیعی تحلیل شده است. با در نظر گرفتن پارامترهای تاثیرگذار عدم قطعیت جریان سنج محاسبه شده است. برای اعتبارسنجی روش حل عددی به دلیل عدم وجود داده های آزمایشگاهی برای متان از نیتروژن استفاده شده که تطابق قابل قبولی در نتایج شبیه سازی داده های آزمایشگاهی برداشت شده از مراجع وجود داشته است.

با توجه به سادگی، ارزانی، قابلیت اطمینان بالا در تولید جریان سرد و گرم نقطه ای، کاربرد موثر در صنعت گاز و در کنار آن عدم وجود مطالعات کاربردی بر روی گاز طبیعی به عنوان سیال عامل لوله گردبادی، لزوم بررسی علمی بیشتر بر روی لوله گردبادی آشکار می گردد. هدف در این پایان نامه، ارائه لوله گردبادی با راندمان بالا است که بتواند با گاز طبیعی به عنوان سیال عامل به خوبی کار کند. پارامترهای اصلی در رسیدن به این هدف، یعنی افزایش بازده لوله گردبادی، عبارتند از نسبت اندازه اجزائ مختلف لوله گردبادی، میدان جریان و دمایی درون لوله گردبادی و پارامترهای ترموفیزیکی جریان سیال. بطور کل، مطالعات انجام شده در این رساله، در سه بخش جمع بندی شده است. مطالعات تجربی، مطالعات عددی و کاربردهای لوله گردبادی در صنعت گاز طبیعی.

امروزه بستر سیال به سبب ویژگی های متعدد آن بصورت گسترده در صنایع مختلف بکار گرفته می شود. یکی از کاربردهای عمده بستر سیال در صنایع مربوط به خشک کردن محصولات کشاورزی می باشد. به منظور تحقیق تجربی فرآیند خشک کردن بستر سیال شلتوک برنج دستگاهی طراحی و ساخته شد که بوسیله آن تاثیر پارامترهای موثر بر سیال سازی و خشک کردن شلتوک مورد بررسی قرار گرفت. بمنظور طراحی دستگاه ابتدا افت فشار و دبی مورد نیاز هوا در مراحل حداقل سیال سازی و انتقال دانه های شلتوک محاسبه شد. بیشترین افت فشار و دبی هوا بترتیب برابر pa 87/1826 و m3/s 204/0 محاسبه و در طراحی اعمال گردید. برای ایجاد شرایط فوق یک دمنده سانتریفوژی با پره های جلوگرد باریک و با حداکثر دور u/min 2760 انتخاب شد. برای تامین هوای گرم یک کوره الکتریکی با 4 المنت kw 1، با مجموع توان 4000 وات ساخته و بکارگرفته شد. ساختمان دستگاه شامل یک محفظه استوانه ای شکل سیال سازی به ابعاد m45/0×20/0، یک محفظه یکنواخت کننده هوا به ابعاد m90/0×20/0، یک صفحه توزیع کننده با ضخامت m 001/0 و قطر سوراخهای m 003/0 و یک شاسی که به منظور استقرار مناسب محفظه های خشک کن طراحی و ساخته شد. بمنظور بررسی شرایط سیال سازی و تعیین منحنی های مربوط به آن آزمایشها در ارتفاع بستر های 04/0، 05/0، 06/0، 07/0 و m 08/0 انجام شد و سرعت حداقل سیال سازی و افت فشار مربوط به آن ثبت گردید. برای بررسی تاثیر دمای هوای ورودی بر فرآیند های سیال سازی و خشک کردن، آزمایشها برای هوای ورودی با دمای 21، 40، 50، 60 و ?c 80 انجام گردید. این آزمایشها با شلتوک در رطوبت های اولیه 21/35%، 25/38%، 07/39%، 3/43% و 92/43% تکرار شد. همچنین با اعمال شرایط بستر ثابت، حداقل سیال سازی و سیال کامل در سرعت های 8/0، 85/1 و m/s 7/2، تاثیر سرعت هوای ورودی بر فرآیند خشک کردن نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که با افزایش ارتفاع بستر مواد، افت فشار بستر افزایش می یابد، حال آنکه سرعت حداقل سیال سازی مستقل از ارتفاع بستر می باشد. هرچه عمق بستر مواد بیشتر باشد غیر یکنواختی فرآیند خشک کردن افزایش می یابد. افزایش دمای هوای ورودی موجب افزایش افت فشار بستر و سرعت حداقل سیال سازی می گردد. همچنین با افزایش دمای هوای خشک کننده زمان خشک کردن کاهش می یابد. زمان خشک کردن در شرایط حداقل سیال سازی کمترین مقدار و در شرایط بستر ثابت بیشترین مقدار بدست آمد. همچنین توزیع رطوبت در ارتفاع بسترهای مورد آزمایش در شرایط حداقل سیال سازی و بستر سیال یکنواخت بوده در حالیکه در شرایط بستر ثابت یکنواخت نمی باشد.