درتحلیل انرژی واگزرژی با ترکیب قوانین اول و دوم ترمودینامیک، میتوان تحلیل دقیقتری از سیکل های تولید توان ارائه نمود در پژوهش حاضر این تحلیل روی نیروگاه بخار 320 مگاوات بندرعباس، انجام شده واجزای دارای افت های بیشتر یا راندمان های کمتر مشخص شده اند. نتایج محاسبات، راندمان قانون اول و دوم سیکل در بار نامی را به ترتیب %8/39 و %7/38 نشان می دهد. همچنین تحلیل انرژی سیکل نشان می دهد که کندانسور و بویلر با 34/397 مگاوات و05/92 مگاوات دارای بیشترین اتلاف انرژی می باشند و نتایج تحلیل اگزرژی نشان دهنده آن است که بویلر با 95/461 مگاوات و کندانسور با 87/44 مگاوات بیشترین مقدار تخریب اگزرژی را به خود اختصاص داده اند. با تغییر بار واحد نیروگاه از 100% تا 30% بار نامی دیده می شود که راندمان های انرژی و اگزرژی سیکل افت قابل ملاحظه ای از خود نشان می دهند. به طوریکه راندمان قانون اول و دوم سیکل به ترتیب از 8/39% تا 49/27% و از 7/38% تا 9/25 % تغییر می کند

توان و راندمان توربینهای گازی با افزایش دما و رطوبت هوای محیط کاهش می یابد، کاهش توان خروجی به ویژه در فصل گرما که مصرف انرژی به حداکثر مقدار خود می رسد، مشکلات زیادی ایجاد می نماید. برای جبران این کاهش، از خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور استفاده می شود. بسته به شرایط اقلیمی، روشهای مختلفی برای خنک کاری هوا به کار می رود که به طور خلاصه شامل روشهای تبخیری، روشهای تبریدی و سیستمهای ذخیره ساز انرژی می باشند. پیش بینی عملکرد توربین گازی در شرایط خارج از نقطه طراحی (با تغییر شرایط محیطی یا سرمایش هوای ورودی)، نیازمند مدلسازی عملکرد تک تک اجزاء واحد گازی و ایجاد تطابق کاری بین اجزاء می باشد. در این پایان نامه، شبیه سازی عملکرد توربین گازی تک محوره همراه با سرمایش هوای ورودی، بر اساس روابط ترمودینامیکی مربوط به سیکل توربین گازی به منظور پیش بینی عملکرد توربین گازی در نقاط خارج از طرح انجام گرفته و تأثیر روشهای خنک کاری هوای ورودی(تبخیری و تبریدی) در شرایط اقلیمی مختلف مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. نتایج مدلسازی توربین گازی solar centaur t???? در مقایسه با اطلاعات واقعی خطای ناچیزی دارد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشانمی دهد، در شرایط محیطی مردادماه (متوسط دمای بیشینه ?c2/48 و رطوبت نسبی کمینه 13%)،کاهش توان و راندمان توربین گازی مربوطه نسبت به شرایط استاندارد بیش از 28% می باشد.با توجه به نتایج حاصل از بررسی تأثیر سرمایش هوا،هرچه رطوبت نسبی محیط بیشتر باشد،کارایی روش های سرمایش تبخیری کاهش یافته و بر همین اساس در مناطق گرم و مرطوب استفاده از سیستم های تبریدی از نظر میزان افزایش توان خروجی،مناسب تر خواهد بود.

در این مطالعه به تحلیل استقلال حل از شبکه نیز پرداخته شده است. با بدست آمدن نقطه شروع استال در حالت حل پایدار بقیه حل مسئله بصورت گذرا و با شرایط اولیه ای که از حالت پایدار بدست آمده ادامه می یابد. حل گذرا در مدت زمان لازم برای 3 دور کامل حرکت دورانی روتور در نظر گرفته می شود. پس از بدست آمدن شرایط استال و نحوه تغییر فشار و دما و سایر عوامل، اثرات این تغییرات بر روی کمپرسور بدست آمده و نیروهای مخرب تحت تاثیر استال و همچنین تنش و استرس ناشی از این پدیده بر روی سطح جامد آن بدست می آید. از معادلات بقای جرم و ممنتوم وانرژی و همچنین معادله جریان آشفته کی- اپسیلون استاندارد بدلیل همخوانی بیشتر نتایج با داده های آزمایشگاهی استفاده می شود. مشاهده تاثیر مخرب ناشی از استال و طراحی و ساخت کمپرسور با در نظر گرفتن آن باعث افزایش عمر موتور و اجزای کمپرسور می شود. یافتن شرایط بهینه سیال و شناخت دقیق مقادیر جریان جهت جلوگیری از ورود کمپرسور به مرحله استال و بالطبع سرژ ازجمله اهداف این پایان نامه می باشد.

تولید همزمان برق و حرارت یک روش صرفه جویی انرژی است که در آن برق و حرارت به طور همزمان تولید می شوند. حرارت حاصل از تولید همزمان می تواند به منظور تأمین گرمایش یا سرمایش مورد استفاده قرار گیرد. فرآیند تولید همزمان می تواند بر اساس استفاده از توربین های گاز، توربین های بخار، موتورهای احتراقی و غیره بنا نهاده شود و منبع تولید انرژی اولیه نیز شامل دامنه وسیعی است که می تواند سوخت های فسیلی، زیست توده، زمین گرمایی یا انرژی خورشیدی باشد. در این پایان نامه به بررسی یک سیکل همزمان تولید برق، حرارت و برودت از دیدگاه آنالیز اگزرژی پرداخته شده و اثر تغییر پارامتر های مهم طراحی از جمله نسبت فشار کمپرسور، دمای ورودی به توربین گاز، بازده آیزنتروپیک کمپرسور و توربین گاز و دمای ژنراتور چیلر جذبی پرداخته شده است. با توجه به نتایج مشاهده می شود که بازده اگزرژی سیکلcchp از بازده اگزرژی سیکل های chp و توربین گاز بیشتر است. همچنین مشاهده می شود که سیکل cchp نسبت به سیکل های chp و توربین گاز مقدار دی اکسیدکربن کمتری به ازای واحد توان خروجی تولید می کند. نتایج نشان می دهند که با افزایش نسبت فشار کمپرسور بازده اگزرژی برای کل سیکل ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. فلذا یک نقطه بهینه برای نسبت فشار کمپرسور مشخص می گردد. همچنین میزان انتشار دی اکسید کربن نیز افزایش می یابد. با افزایش دمای ورودی به توربین گاز بازده اگزرژی سیکل های توربین گاز، chp و cchp زیاد می شوند. با افزایش دمای ورودی به توربین گاز بازده اگزرژی سیکل های توربین گاز، chp و cchp زیاد و اتلاف اگزرژی آن ها کم می شود. از آنجا که با افزایش دمای ورودی به توربین گاز مقدار سوخت نیز افزایش می یابد لذا میزان آلاینده های تولیدی هم زیاد می شود.

در تحقیق حاضر مدلسازی جامع ترمودینامیکی یک بویلر بازیاب دو فشاره صورت گرفته است. در تحلیل ترمودینامیکی مقادیر دمای تمامی نقاط بدست آمده اند. در تحلیل اگزرژی مقادیر اگزرژی به همراه میزان اگزرژی تلف شده و تخریب شده محاسبه شده اند. از آنجایی که مقادیر اگزرژی تخریب شده در تحلیل ترمواکونومیکی کاربرد دارد، تحلیل ترمودینامیکی بعنوان پیش زمینه میباشد. در این تحقیق پارامترهای طراحی اختلاف دمای پینچ و دبی سوخت مصرفی داکت برنر می باشد. تغییرات بازده اگزرژی و تخریب اگزرژی با پارامترهای طراحی ارائه شده است. در نهایت تابع هدف ترمواکونومیکی شامل هزینه سرمایه گذاری، راه اندازی و هزینه ناشی از تخریب اگزرژی می باشد. به علاوه بهینه سازی جهت بدست آوردن مقادیر بهینه پارامترهای طراحی انجام شده است. کلمات کلیدی: بویلر بازیاب حرارت ـ مدل ترمودینامیکی ـ تخریب اگزرژی ـ بازده اگزرژی ـ دمای پینچ ـ بهینه سازی ترمواکونومیک

در طراحی اولیه نیروگاه بخار جهت افزایش کارایی نیروگاه وبالا بردن راندمان،دمای آب تغذیه ‏ورودی به بویلررا بوسیله هیترهای آب تغذیه بالا می برند.با توجه به عمر بالای نیروگاههای بخار در کشور ‏به تبع هیتر های آب تغذیه نیز دچارخرابی می شوند.با خارج شدن این اجزاءاز سیکل نیروگاه بخار،میزان ‏راندمان وتوان خروجی وهزینه های تولید دچار تغییر می شوند. در این تحقیق برای بررسی تغییرات یاد ‏شده نیروگاه بخار 250مگاوات شهید رجایی قزوین موردمطالعه قرار گرفته است.‏ با تجزیه و تحلیل انرژی ،اگزرژی نیروگاه بخار در بار کامل نتایج نشان می دهند که تلفات انرژی به ‏محیط در کندانسور به مقدار341/1مگاوات می باشد در حالی که در دیگ بخار این مقدار58/88 مگاوات ‏می باشد اما نرخ بازگشت ناپذیری دیگ بخار بیش تر از کندانسور می باشد . همچنین راندمان اگزرژی ‏دیگ بخار46/24%و کندانسور 87/78% می باشد باکاهش دمای آب تغذیه ورودی به بویلر به میزان 45درجه سانتیگراد‏راندمان سیکل به 34/43%کاهش می یابد .در حذف هیترها دو سناریو در نظر گرفته شده که در سناریو ‏اول سیکل بدون سیستم کنترلی بوده ودر سناریو دوم سیستم کنترلی اصلی عمل می نمایددر حالت اول ‏راندمان2/8%کاهش ودر سناریوی دوم3/7%کاهش می یابد.درنهایت خصوصیات فنی و اقتصادی باحذف ‏هیترهای فشار قوی آب تغذیه به طرزقابل ملاحظه ای کاهش می یابد.

در پروژه پیش رو، ابتدا به بررسی سیستم های خورشیدی پرداخته شده و بعد از مروری بر زوایای خورشیدی در فصل دوم به انواع کلتکورهای خورشیدی موجود اشاره شده است. سپس روابط حاکم بر کلکتورهای صفحه تخت در دو بخش کلی که شامل بررسی اپتیکی و انتقال حرارت می شود جهت استفاده در بخش بعد به صورت اجمالی بیان گردیده است. و در نهایت با استفاده از روابط حاکم بر کلکتورهای صفحه تخت و بهره گیری از نرم افزار مطلب به بررسی پارامترهای مختلف در عملکرد این نوع از کلکتورها پرداخته شده است. بدین صورت که مسئله طراحی و بهینه سازی به چند بخش کلی تقسیم گردیده است؛ در ابتدا با به کارگیری مدل های موجود مناسب ترین زاویه قرارگیری کلکتور جهت استحصال بیشترین انرژی خورشیدی تابشی در ماه های مختلف از سال برای 5 شهر از کشورمان با عرض های جغرافیائی متفاوت (بندرعباس، یزد، اصفهان، تهران و ارومیه) محاسبه گردیده است. سپس پارامترهای مختلف اعم از متغیرهای محیطی همچون دمای محیط و سرعت باد و همچنین مشخصه های کلتکور از قبیل تعداد پوشش ها، فواصل پوشش ها با یکدیگر و یا با صفحه جاذب، ضرایب گسیل انرژی برای صفحه جاذب و پوشش ها و اثر دمای صفحه جاذب بر ضریب اتلاف حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله بعدی با معرفی تابعی به عنوان تابع هدف که در آن هم دمای سیال خروجی و هم بازدهی حرارتی قانون اول ترمودینامیک لحاظ شده به بهینه سازی کارایی این دسته از کلکتورها پرداخته شده است و در نهایت با استفاده از مقادیر بدست آمده از مرحله قبل بازدهی اگزرژی آنها مورد بررسی قرار گرفته است.

بازتوانی به اضافه کردن واحد(های) توربین گاز به سیکل بخار و استفاده از حرارت گازهای خروجی آنها به منظور بالا بوردن راندمان سیکل گفته می شود. روشهای بازتوانی به دو دسته کلی تقسیم بندی می شود : بازتوانی کامل و بازتوانی جزئی. از بازتوانی کامل به عنوان روشی آزموده شده ومتداول، جهت بازسازی نیروگاه های بخار قدیمی و بالا بردن راندمان آنها استفاده می شود. در این تحقیق نیروگاه بخار بعثت تهران، به عنوان نیروگاه بخار مرجع در نظر گرفته شده است. این نیروگاه بخار قدیمی، توسط شرکت جنرال الکتریک باراندمان 31.46% طراحی شده است، در حالی که راندمان واقعی این نیروگاه در حال حاضر 26.81%می باشد. با استفاده از بازتوانی کامل، دو سیکل ترکیبی جداگانه با استفاده از دو بویلر بازیاب حرارت متفاوت (تک فشاره،دو فشاره) طراحی شده است. ازطریق تحلیل اگزرژی راندمان های حرارتی و اگزرژی سیکل های بازتوانی شده برای حالتی خاص از نظر میزان بخار تولیدی و با فرض غیر فعال بودن داکت برنر محاسبه شده و نقاط ضعف وقوت آنها، در استفاده از اگزرژی دود خروجی توربین گاز مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج دراین حالت نشان می دهد که راندمان های حرارتی و اگزرژی برای حالت تکفشاره به ترتیب 41.92% و 40.66 % و برای حالت دوفشاره به ترتیب 44.39 % و 43.06 % می باشند و دمای دود خروجی از دودکش در حالت دو فشاره کمتر از حالت تک فشاره می باشدودر هر دو سیکل، محفظه احتراق در قسمت گازی و بویلر بازیاب حرارت در قسمت بخار دارای بالاترین تلفات اگزرژی هستند. از طرفی با استفاده از داکت برنر و افزایش سوخت تزریقی به آن، به دلیل بالا رفتن دمای دود ورودی به بویلر بازیاب حرارت، در حالت کلی راندمان حرارتی سیکل ترکیبی ، راندمان اگزرژی سیکل ترکیبی و راندمان اگزرژی بویلر بازیاب حرارت، کاهش می یابند. در حالی که دمای دود خروجی از بویلر واتلاف اگزرژی دودکش ،دبی بخار تولیدی وتوان تولیدی افزایش می یابند.با در نظر گرفتن محدودیت ها و نیاز های طراحی و با استفاده از الگوریتم ژنتیک به بهینه سازی سیکل های بازتوانی شده از لحاظ فنی-اقتصادی پرداخته شده و با ماکزیمم قرار دادن هزینه هر کیلووات ساعت برق تولیدی (830 ریال)مشاهده می شود که سیکل بازتوانی شده تکفشاره در حالت بهینه عملکردی خود، نسبت به حالت دوفشاره دارای راندمان حرارتی و اگزرژی بالاتری می باشد. راندمان حرارتی سیکل های بازتوانی شده تکفشاره و دوفشاره به ترتیب به میزان 19.61 % و 19.39 % نسبت به راندمان حرارتی سیکل بخار مرجع درهنگام طراحی، بالاتر می باشند. راندمان های حرارتی و اگزرژی سیکل بهینه شده تکفشاره به ترتیب 51.05 % و 49.55% و این مقادیر برای حالت دوفشاره به ترتیب 50.85% و 49.33% می باشند. همچنین نتایج نشان می دهد که توان خالص تولیدی توسط این دو سیکل به ترتیب مقادیر mw 193.4و mw 226.7می باشند. توان تولیدی بالاتر سیکل بازتوانی شده دوفشاره درحالت بهینه خود نسبت به سیکل تکفشاره ، به دلیل جذب بهتر حرارت از دود توسط بویلر بازیاب حرارت می باشد.