امروزه استفاده از توربین گاز به دلیل کاربرد گسترده از جمله تولید توان، حمل و نقل، صنایع هوایی و سایر کاربردهای صنعتی افزایش یافته است. به همین دلیل جهت طراحی و همچنین تعیین سیستم کنترلی مناسب استفاده از یک مدل دینامیکی که همزمان کلیه خواص ترمودینامیکی را نیز در بر گیرد مورد نیاز است. در این پایان نامه بر اساس مدل غیر خطی توربین گاز که با کمک قوانین بقای جرم و انرژی به دست می آید سیستم کنترلی طراحی می گردد. این سیستم کنترلی که بر پایه ی خطی سازی ورودی- خروجی و اعمال کنترلر مرتبه دوم سروو بر سیستم خطی شده استوار است با کمک یک سیگنال مرجع ورودی سیستم را به سمت ورودی مشخصی حرکت می دهد به طوری که با تغییر در مقدار سوخت ورودی به محفظه احتراق به عنوان سیگنال ورودی، سرعت دورانی شفت متصل به توربین را کنترل می کند. دلیل انتخاب کنترل سرعت دورانی به عنوان هدف کنترلی در این مقاله لزوم توانایی توربین گاز جهت کارکرد در سرعت های دورانی متفاوت برای به حرکت درآوردن ژنراتور و در نتیجه تولید الکتریسیته در شرایط مختلف می باشد. جهت تعیین مقادیر بهینه پارامترهای مختلف سیستم کنترلی از چند تابع هدف ترمودینامیکی استفاده می شود. یکی از این توابع هدف، میزان اتلاف اگزرژی کل سیکل توربین گاز است که از حاصل جمع اتلاف اگزرژی هر یک از اجزاء سیکل که شامل مقطع ورودی، کمپرسور، محفظه احتراق، توربین و مجرای خروجی است، به دست می آید. سایر توابع هدف میزان خطای کنترلی نسبت به ورودی مرجع، دمای ورودی به توربین و میزان مصرف سوخت در طی زمان کنترل می باشند. نتایج حاصل از این بهینه سازی ها که توسط الگوریتم ژنتیک انجام می شود، بهترین شرایط طراحی سیستم کنترلی را نتیجه خواهند داد.

امروزه، این واقعیت که بیشترین آلودگی منتشر شده در یک سیکل کارکردی موتور خودرو در زمان عملکرد سرد موتور صورت می پذیرد اثبات شده است. این واقعیت به دلیل هیدروکربن های نسوخته بیشتردر هنگام عملکرد سرد موتور است. تلاش های بسیاری به منظور کاهش آلودگی های ناشی از هیدروکربن های نسوخته انجام پذیرفته است، ولی یکی از بهترین وسیله ها برای کاهش این آلودگی سیستم های سه مرحله ای کاهنده آلودگی می باشد. متاسفانه در زمان عملکرد سرد موتور سیستم کاهنده آلودگی برای مدت زمان مشخصی (که به زمان شروع شناخته میشود) غیر فعال است. در نتیجه برای کاهش آلودگی ناشی از مدت زمان عملکرد سرد، کاهش این زمان لازم به نظر می رسد. سیستم های کنترلی به نظر راه حل قابل اعتماد و از لحاظ اقتصادی به صرفه ای برای حل مشکل این آلودگی ها در زمان عملکرد سرد موتور به نظر می رسد. هدف از انجام این پایان نامه مدل کردن و کنترل هیدروکربن های خروجی درحالت سرد موتور با رسیدن سریعتر به زمان شروع به کار سیستم سه مرحله ای کاهنده آلودگی می باشد. این پایان نامه را می توان به سه قسمت اصلی مدل کردن موتور، مدل کردن سیستم سه مرحله ای کاهنده آلودگی و استراتژی کنترل تقسیم کرد. در قسمت اول، پیش بینی هیدروکربن های نسوخته موتور توضیح داده می شود. برای این منظور، تفاوت بین گرمای تولید شده واقعی و تئوری دریک سیکل محاسبه می شود. در قسمت دوم، مدل سیستم کاهنده آلودگی بر اساس پیش بینی رفتار گرم شدن کانورتور با توجه به انتقال حرارت از گازهای خروجی و محیط اطراف توضیح داده میشود و در قسمت سوم، استراتژی کنترل برای رسیدن سریعتر به زمان شروع به کار توضیح داده می شود. برای رسیدن به این هدف، گرمای گازهای خروجی ازموتور با کنترل زمان جرقه در مقدار دلخواه نگه داشته می شود.

با کاهش منابع و افزایش قیمت سوخت های فسیلی، افزایش آلودگی های زیست محیطی و قوانین سختگیرانه سازمان های حفاظت از محیط زیست از جمله مالیات بر تولید co_2 و گازهای no_x بکارگیری روش هایی جهت بهبود کارایی سیکل های تولید قدرت به ازای مصرف سوخت کمتر، بیش از پیش مورد توجه محققین قرار گرفته است.از طرف دیگر بحث کاهش هزینه های نصب و نگهداری تجهیزات نیز که طی دو دهه ی اخیر مطرح شده جایگاه ویژه و مستحکمی برای آنالیز اقتصادی نیروگاه ها و بطور کلی سیستم های ترمودینامیکی یافته است. بر این اساس ایده ی سیکل های ترکیبی که از ترکیب دو یا چند سیکل قدرت متفاوت تشکیل می شوند در اوایل قرن حاضر مطرح و در سال 1950 اولین نمونه از این سیکل ها ساخته شد. بعد از آن با توجه به بالا بودن بازده حرارتی آنها نسبت به سیکل های ساده تر تشکیل دهنده و مصرف بهینه سوخت، تعداد نیروگاه های سیکل ترکیبی احداث شده به ویژه از دهه 1970 به سرعت افزایش یافت. در این پایان نامه سیستم ترکیبی توربین گاز با بازیاب به عنوان سیکل تولید توان در نظر گرفته شده است. با مدلسازی مولد بازیاب بخار و مشخص کردن دماهای ورودی و خروجی اکونومایزر و اواپراتور در شرایط کارکرد متفاوت میزان تولید بخار برای ورود به توربین بخار مشخص می شود. سپس از تحلیل انرژی و اگزرژی به عنوان یک ابزار توانمند در تعیین عملکرد سیکل ترکیبی از منظر اگزرژی-اقتصادی و زیست محیطی استفاده شده است. اعمال معادلات اقتصادی زمانی میسر است که تمامی مشخصات ترمودینامیکی سیکل تعیین شده باشد . لذا پس از تحلیل کامل انرژی و اگزرژی، مجموع هزینه المان ها و تجهیزات سیکل و سوخت مصرفی نیروگاه با استفاده از معادلات اقتصادی تعیین می شود. هزینه -های ناشی از آلودگی های زیست محیطی که به سبب انتشار گازهای مضر از قبیل گاز co_2 و گازهای پایه ی no_x است نیز به هزینه های مذکور افزوده می شود. به منظور بهینه سازی سیکل مورد نظر از منظر اگزرژیک، اقتصادی و زیست محیطی روابط و معادلات مربوطه به بازده، نرخ هزینه اقتصادی و همچنین نرخ هزینه زیست محیطی بصورت همزمان در نظر گرفته شده اند. در بهینه سازی چندهدفه در ابتدا دو تابع هدف که عبارتند از 1- بازده اگزرژیک، 2- نرخ هزینه کلی سیستم انتخاب و بهینه سازی روی آنها اعمال شده است. که مشخصاً بازده اگزرژی باید بیشینه و نرخ هزینه های کلی سیستم باید کمینه باشد. در بهینه سازی سه هدفه، دومین تابع هدف به دو تابع هدف مستقل تجزیه شد که عبارت است از: 2- نرخ هزینه کلی سوخت و تجهیزات و 3- نرخ هزینه ناشی از آلودگی های زیست محیطی (بر اثر انتشار گازهای مضر). مشخصاً دو تابع مذکور باید کمینه شوند این در حالیست که بازده اگزرژیک باید بیشینه شود. تمامی نتایج بصورت نمودار ها و شکل هایی ارائه شده که با نتایج چند مرجع نیز مقایسه شده اند

امروزه تحقیقات گسترده ای در زمینه سیستم های نیروگاهی ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد – توربین گاز در حال انجام است. این سیستم ها از دمای بالای پیل سوختی و یک توربین گاز برای دستیابی به عملکرد و کارآیی بیشتر استفاده می کنند. به خاطر دمای بالای گازهای خروجی از پیل سوختی، گرما می تواند بازیابی شود و برای راندن توربین گاز استفاده گردد. توربین قدرت اضافی تولید می کند و برای این کار از انرژی خروجی پیل سوختی استفاده می کند. به رغم انجام تحقیقات روی ترکیب این سیستم ها، بر روی دینامیک ترکیب این سیستم ها تحقیقات اندکی صورت گرفته است. در این پایان نامه ابتدا مدلسازی دینامیکی برای اجزای سیستم ترکیبی پیل سوختی - توربین گاز (پیل سوختی اکسید جامد، کمپرسور گریز از مرکز، محفظه احتراق و توربین) انجام می شود. سپس این مدل ها با هم ترکیب شده و یک مدل دینامیکی از کل نیروگاه بدست می آید. رفتار دینامیکی هر یک از اجزای سیستم هیبرید برحسب زمان ارائه می شود. سپس رفتار دینامیکی پیل سوختی اکسید جامد در اثر تغییر پارامترهای ورودی بررسی می شود. در نهایت یک کنترلر pid برای کنترل توان خروجی پیل سوختی اکسید جامد با استفاده از الگوریتم ژنتیک طراحی می شود. در این پایان نامه مدلسازی دینامیکی یک نیروگاه ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد – توربین گاز انجام گرفت. ابتدا مدلسازی دینامیکی برای اجزای نیروگاه (پیل سوختی اکسید جامد، کمپرسور گریز از مرکز، محفظه احتراق و توربین) انجام شد. سپس با به هم پیوستن این مدل های دینامیکی در نرم افزار سیمولینک، مدل دینامیکی کل نیروگاه بدست آمد. توان خروجی توربین گاز پس از زمان 7 ثانیه به مقدار پایدار 48 کیلووات رسید. اما توان خروجی پیل سوختی اکسید جامد پس از 400 ثانیه به مقدار پایدار 201 کیلووات رسید. این امر نشان داد که دینامیک پیل سوختی برای رسیدن به حالت پایدار بسیار کندتر از توربین است. سپس تاثیر تغییر دبی جرمی ورودی هیدروژن و تغییر جریان بر روی توان خروجی پیل سوختی بررسی شد. دیده شد که با افزایش دبی جرمی هیدروژن به دلیل کم شدن فشار جزئی در الکترود، ولتاژ کم شده و در نتیجه توان تولیدی پیل نیز کم می شود. در مورد اثر تغییر جریان نیز دیده شد که با افزایش جریان تا 420 آمپر توان تولیدی نیز افزایش می یابد اما پس از آن با افزایش جریان، میزان توان کاهش خواهد یافت. این امر به خاطر بازگشت ناپذیری هایی است که با بالاتر رفتن جریان از یک مقدار خاص در پیل سوختی ایجاد می شود. زمان لازم برای رسیدن توان پیل سوختی به حالت پایدار 400 ثانیه بدست آمد، در حالی که این زمان برای توربین 7 ثانیه می باشد. با توجه به اینکه توان تولیدی پیل سوختی نسبت به زمان تا 400 ثانیه اول ناپایدار است و قسمت اعظم توان تولیدی نیروگاه را پیل سوختی تامین می کند، کنترل میزان توان پیل سوختی نقش مهمی در مقدار توان تولیدی نیروگاه ایفا می کند. بنابراین کم کردن زمان رسیدن توان پیل سوختی به حالت پایدار لازم به نظر رسید. این کار با طراحی یک کنترلر pid و بهینه سازی ضرایب آن با الگوریتم ژنتیک برای کنترل توان تولیدی پیل سوختی به انجام رسید. این کنترلر توانست زمان رسیدن توان خروجی پیل سوختی به حالت پایدار را از 400 ثانیه به 20 ثانیه کاهش دهد. در ضمن این کنترلر توانست میزان فراجهش را از 310 کیلووات در حالت بدون کنترلر به 40 کیلووات در حالت کنترل شده کاهش دهد.

با توجه به آلودگی های ناشی از نیروگاه های سوخت های فسیلی و محدود بودن منابع آن ها، نیروگاه های بادی می توانند به عنوان منابع خوبی برای تولید پاک انرژی الکتریکی مورد توجه قرار گیرند. از آنجایی که کشور ها در راه پیشرفت صنعت به انرژی الکتریکی نیاز زیادی پیدا می کنند نیروگاه های بادی می توانند مکمل خوبی برای تولید الکتریسیته در کنار سایر نیروگاه ها باشند. در این پایان نامه یک توربین بادی در شرایط جریان هوای مشخص،طراحی، مدل و سپس کنترل می گردد. با توجه به تئوری ممنتوم المان تیغه ای شکل ایرفویل انتخابی پره در شرایط جریان ذکر شده به صورت دو بعدی و بی بعد به کمک الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی gmdh به نحوی بهینه می شود که ضریب لیفت و نسبت ضریب لیفت به دراگ تا جایی که ممکن است افزایش یابد. پس از بهینه سازی ایرفویل توزیع طول وتر ایرفویل پره در راستای شعاع و توزیع زاویه پیچ در راستای شعاع به ترتیب به صورت خطی و نمایی به نحوی تعیین می گردند تا توان خروجی توربین مناسب باشد. با تغییر سرعت باد برای جلوگیری از آسیب رسیدن به ژنراتور و افت توان خروجی، توربین بادی به کمک زاویه پیچ به نحوی کنترل شده است که سرعت زاویه خروجی و به تبع آن توان خروجی ثابت باشد. کنترلر در سه حالت طوری طراحی شده است که همزمان ماکزیموم فراجهش و کار عملگر کمینه و نیز همزمان مقدار خطا (مساحت سطح زیر نمودار) و کار عملگر کمینه و در نهایت ماکزیموم فراجهش ، مقدار خطا و کار عملگر به طور همزمان کمینه باشد. از دو نوع کنترلر pi و pid استفاده شده است که نتایج نشان می دهد کنترلر pid، زمان نشست، ماکزیموم فراجهش و خطا کمتری دارد

در این پایان نامه به بررسی سیکل ترکیبی تولید قدرت و سرمایش پرداخته شد. این سیکل توانایی استفاده از سیال عامل های دوگانه را دارد که در این بررسی از دو سیال عامل آب-آمونیاک و پروپان-دکان استفاده شد. در ابتدا توضیحی مختصر درمورد سیکلهای رابرتسون و کالینا که پایه ی اولیه سیکل مورد بررسی میباشند ارائه شد و از آنجایی که تولید سرمایش نیز یکی از خروجی های حائز اهمیت سیکل می باشد، شرحی مختصر بر انواع سیکلهای تبرید جذبی انجام گرفت. برای بدست آوردن خواص ترمودینامیکی سیالات مورد استفاده در تحلیل سیکل، از روشهایی برای محاسبه آنها استفاده شده است. در جهت نیل به این هدف، خواص ترمودینامیکی آب-آمونیاک، از روش انرژی آزاد گیبس بدست آمد که مطابقت مطلوبی با داده های موجود از خود نشان میدهد و از طرفی محاسبه کیفیت سیال مورد بررسی ضروری بوده است به این منظور از روابطی برای بدستآوردن نقاط حباب و شبنم استفاده شد. در مورد سیال آلی مورد بررسی از نرم افزار refprop استفاده شده که این نرم افزار از روش هلمهولتز برای محاسبه خواص ترمودینامیکی سیال ترکیبی مورد نظر استفاده می کند. این نرم افزار قابلیت ارتباط با نرم افزار محاسباتی matlab را دارد. با استفاده از روابط مربوط به خواص سیالات به تحلیل ترمودینامیکی سیکل پرداخته شد و حالت سیال عامل در هر نقطه از سیکل بدست آمد و سیکل ایده آل لورنتز برای محاسبه راندمان قانون دوم معرفی شد. و نمودارهایی در جهت مقایسه ی پارامتریک نسبت به متغیرهای طراحی ارائه شد. نتایج نشان داد در شرایط یکسان با استفاده از آب-آمونیاک، سیکل عملکرد بهتری از لحاظ قدرت خروجی و ظرفیت سرمایشی از خود به نمایش می گذارد. در ادامه شرحی مختصر از الگوریتم ژنتیک ارائه شد و روشهای مختلف بهینه سازی مطرح شد که در این پایان نامه از الگوریتم muga جهت بهینه سازی استفاده شدهاست. از آنجایی که عملکرد سیکل با استفاده از سیال آب-آمونیاک بهتر بوده است به بهینه سازی رفتار سیکل تحت این سیال عامل پرداخته شد. فشار ورودی توربین، دمای سوپرهیتر و دما کندانسور به عنوان متغیرهای طراحی و قدرت خروجی، راندمان حرارتی سیکل و ظرفیت سرمایشی به عنوان توابع هدف برگزیده شد. در ادامه، بهینه سازی با سه تابع هدف مورد بررسی قرار گرفت و نتایج در قالب نمودار پرتو ارائه شد.

با تغیراتی که در سیکل های توربین گازی در سال های اخیر بوجود آمده است کاربرد این نوع ماشین های حرارتی بسیار افزایش یافته است. بالابردن کارایی سیکل های بهبود یافته توربین گاز باعث کاهش مصرف سوخت و در نتیجه آن کاهش آلودگی را سبب می شود. دو روش برای افزایش راندمان حرارتی و قدرت ، می تواند خنک نمودن هوای ورودی کمپرسور به روش جذبی و خنک نمودن هوای خروجی از کمپرسور به روش تبخیری باشد. در این پایان نامه از سیال عامل لیتیم برومید در خنک کن جذبی استفاده می شود و گرمای گازهای خروجی جهت استفاده در سیکل خنک کن جذبی بکار گرفته می شود. با سیستم پیشنهادی تاثیر نسبت فشار کمپرسور، دمای محیطودمای ورودی توربین و رطوبت نسبی محیط طی یک تحلیل پارامتریک بررسی می شود. نتایج به کار گیری اجزای خنک کن و بدون آن با یکدیگر مقایسه می شوند و بهترین مشخص می گردد . در خاتمه برای نتایج بدست آمده با انتخاب متغیر های طراحی مناسب بهینه سازی انجام می شود، که در بهینه سازی نسبت فشار کمپرسور و دمای ورودی توربین بعنوان متغیرهای طراحی و راندمان حرارتی ، کار خروجی و تابع هزینه بعنوان توابع هدف در نظر گرفته می شوند و بهترین حالت ها مشخص می گردد.

ساز و کار احتراق سوخت و اکسید کننده در انواع محفظه های احتراق، عمده ترین عامل تولیدکننده انرژی شناخته شده است و صرفه جویی در مصرف سوخت، کنترل انتشار آلاینده ها و عزم به منظور بهبود و عرضه مناسب ترین شرایط تولید و مصرف انرژی، محرک تحقیقات تجربی و تئوریک فراوانی در مبحث احتراق و ارائه فناوری های نو در سال های اخیر بوده است. در این پایان نامه جریان احتراقی و حرارتی سیال سوخت و اکسید کننده در یک محیط، شامل نازل های ورودی و محفظه احتراق دیگ بخار بررسی خواهد شد. محفظه احتراق، حاوی جریان احتراقی موسوم به بی شعله بوده که با تمرکز بر مدلسازی فرآیند احتراق توسط مطالعات ترموسینتیکی در کنار حل دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته است. در این رابطه، به منظور ساده سازی مکانیزم شیمیایی برای مدلسازی جریان در این رژیم، ابتدا با در نظر گرفتن سینتیک شیمیایی جریان، مکانیزم کامل ارائه شده برای احتراق سوخت گازی پایه متان و ترکیبات متان/ هیدروژن، با زیرمکانیزم های حاوی اکسیدهای نیتروژن، بررسی خواهند شد. فرآیند ساده سازی و کاهش مکانیزم با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش محاسباتی صفر بعدی انجام شده، پس از حصول اطمینان از کارآیی در شرایط استاندارد، در مدلسازی محفظه احتراق با تحلیل های شیمی جزئی، به کار گرفته می شوند. نتایج این بررسی نشان می دهد که مکانیزم کاهش یافته برای احتراق سوخت گازی، در مدلسازی احتراق از مکانیزم های چند مرحله ای ساده و روش شیمی تعادلی موفق تر بوده و در پیش بینی کمیت های مهم جریان در محفظه احتراق، علاوه بر صرفه جویی در هزینه محاسباتی، نتایج مکانیزم مرجع را به درستی شبیه سازی می کند. علاوه بر این مطالعه اثر ترکیب سوخت بر جریان نشان می دهد، وجود ترکیبات هیدروژن در سوخت ورودی بدون نیاز به پیش گرمایش جت ورودی، مقادیر آلایندگی بسیار اندکی داشته که نشان از باقی ماندن رژیم جریان در محدوده احتراق بی شعله است.

سیستم های تولید همزمان قدرت، حرارت و برودت واحدهایی هستند که بر اساس اصل استفاده آبشاری از انرژی، از صورت های مختلف انرژی (شامل انرژی سرمایشی،گرمایشی و تولید قدرت) به بهترین شکل استفاده می کنند. به همین منظور سیستم های cchp دارای بهترین عملکرد سیکل، راندمان انرژی بالا و خصوصیات انتشار کم گازهای آلاینده می باشند. از اینرو محققان توجه خاصی به این سیستم ها نموده اند. در این پایان نامه با استفاده از ترمودینامیک زمان محدود یک واحد تولید همزمان قدرت، حرارت و برودت که از یک سیکل برایتون برگشت ناپذیر و یک سیکل شبه بازگشت پذیر شامل چهار منبع حرارتی تشکیل شده، مورد بررسی قرار گرفته شده است. بازگشت ناپذیری ها در این واحد cchp در اجزای مختلف تشکیل دهنده آن شامل منبع حرارتی گرم، چاه حرارتی، مصرف کننده حرارتی، ژنراتور، جذب کننده و اواپراتور و نیز در فرایند های تراکم و انبساط در نظر گرفته شده است. سپس با به کارگیری معادلات حاکم و روش های انتخابی، روابط مربوط به راندمان اگزرژی و بهره وری اقتصادی تعیین می شود. تاثیر پارامتر های مختلف سیکل شامل نسبت فشار کمپرسور، نسبت دمای منبع حرارتی گرم، نسبت دمای اواپراتور، نسبت دمای مصرف کننده حرارتی، رسانش گرمایی مبدل های حرارتی و پارامتر های اقتصادی واحد cchp مورد نظر، بر عملکرد واحد cchp بررسی و در مورد محدوده عملکرد ترمواکونومیکی زمان محدود بحث می شود. در خاتمه برای نتایج به دست آمده با انتخاب متغیر های طراحی مناسب بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام می شود و بهترین حالت ها مشخص می گردد. در بهینه سازی چند هدفه دو تابع هدف که عبارتند از : 1- بازده اگزرژی، 2- بهره وری اقتصادی، در نظر گرفته شده است که مشخصا بازده اگزرژی و بهروه وری اقتصادی باید ماکزیمم شوند. نتایج حاصل می تواند راهنمای مناسبی در ساخت و عملکرد یک سیکل واقعی باشد.

میزان مطالبات انرژی جهانی در طی سال های اخیر با رشد چشم گیری مواجه بوده است. از این رو، یافتن تکنولوژی های مناسبی که میزان کار خروجی و راندمان بالا و آلودگی اندکی دارند، ضروری به نظر می رسند. توربین گازی یکی از سیستم های مناسب برای تولید توان الکتریکی می باشد. در کار حاضر، تحلیل پارامتریک یک سیکل ترکیبی برایتون و معکوس آن، بر اساس یک مدل ترمودینامیکی انتخابی، با در نظر گرفتن افت های فشار سیال عامل در مسیر جریان و قیود اندازه ی اجزا مد نظر می باشد. در سیستم مورد بررسی، یازده جریان مقاوم در مواجهه با جریان سیال وجود دارد. چهار مورد از این جریان های مقاوم، اصطکاک میان تیغه ها و پره های کمپرسورها و توربین ها می باشند که به راندمان ایزنتروپیک این اجزا مرتبط هستند. بقیه ی جریان های مقاوم به دلیل تغییرات در مقطع ورودی کمپرسور سیکل بالا، ورودی و خروجی محفظه ی احتراق، خروجی توربین سیکل بالا، خروجی توربین سیکل پایین، ورودی مبدل حرارتی و ورودی کمپرسور سیکل پایین، همیشه وجود دارند. با تحلیل ترمودینامیکی، موثرترین متغیرهای ورودی بر پارامترهای عملکردی سیستم، انتخاب شده است. این متغیرها، افت فشار نسبی ورودی کمپرسور بالا، نسبت فشار کمپرسور بالا و نسبت فشار کمپرسور پایین می باشند. نتایج نشان می دهد، کار خروجی با توجه به فشار ورودی سیکل پایین دارای نقطه ی بیشینه است. همچنین با توجه به نسبت فشار کمپرسور سیکل بالا، کار خروجی دارای یک نقطه ی بیشینه ی دیگر می باشد. برای به دست آوردن شرایط عملکردی بهینه، روش های بهینه سازی تک هدفی و چندهدفی مورد استفاده قرار گرفته اند. بهینه سازی تک هدفی با استفاده از دو روش انجام گرفته و سپس، نتایج مقایسه شده اند. این دو روش، دستور fmincon متلب و روش الگوریتم ژنتیک می باشند. در روش بهینه سازی دوهدفی از الگوریتم ژنتیک برای به دست آوردن نمودار پارتو استفاده شده است. در این روش دو پارامتر عملکردی ترمودینامیکی که با یکدیگر در تضاد هستند، یعنی راندمان حرارتی و کار خالص خروجی بدون بعد به عنوان توابع هدف انتخاب شده اند. در بهینه سازی انجام گرفته نیز بهترین مقادیر برای توابع هدف با در نظر گرفتن متغیرهای طراحی تعیین شدند. همچنین، در بهینه سازی انجام گرفته با توجه به نرخ جریان ثابت سوخت، مقدار بهینه ی راندمان حرارتی تعیین گشت.

میکروتوربین های گازی در واقع توربین های گازی با مقیاس بسیار کوچک و ساده می باشند که علیرغم داشتن حجم و وزن کم توانایی تولید انرژی نسبتاً خوبی را دارند. این نوع از مولدها یکی از جدیدترین تکنولوژی های مورد استفاده در تولید پراکنده در کاربرهای غیر صنعتی می باشند. از طرفی بحث کاهش هزینه های نصب و نگهداری تجهیزات نیز که طی دو دهه ی اخیر مطرح شده جایگاه ویژه و مستحکمی برای آنالیز اقتصادی نیروگاه ها و بطور کلی سیستم های ترمودینامیکی یافته است. در این پایان نامه یک سیستم میکروتوربین گاز تک شفتی به همراه رکوپراتور در نظر گرفته شده است. از تحلیل انرژی و اکسرژی به عنوان یک ابزار توانمند در تعیین عملکرد میکروتوربین از منظر اگسرژی اقتصادی استفاده شده است. اعمال معادلات اقتصادی زمانی میسر است که تمامی مشخصات ترمودینامیکی سیکل از مدلسازی تعیین شده باشد. لذا پس از تحلیل کامل انرژی اکسرژی، مجموع هزینه المان ها و تجهیزات سیکل و سوخت مصرفی میکروتوربین با استفاده از معادلات اقتصادی تعیین می شوند. و همچنین هزینه تخریب اکسرژی در کل سیکل معین و به هزینه های مذکور افزوده می گردد. به منظور بهینه سازی سیکل ابتدا با استفاده از الگوریتم تکاملی gmdh توابع هدف مورد نظر را تخمین زده و سپس به بهینه سازی آن مبادرت می شود. در بهینه سازی چند هدفه دو تابع هدف که عبارتند از : 1- بازده اگسرژیک ، 2- نرخ هزینه کلی سیستم انتخاب و بهینه سازی روی آنها اعمال شده است. مشخصاً بازده اگسرژی باید بیشینه و نرخ هزینه های کلی سیستم باید کمینه باشد.

در این پایان نامه مدلی عددی برای پیل سوختی اکسید جامد ارائه شده است. پیل های سوختی اکسید جامد ابزاری برای تبدیل انرژی هستند که از واکنش سوخت گازی با یک اکسید کننده، الکتریسیته و گرما تولید می کنند. یک پیل سوختی اکسید جامد شامل اجزای اتصال دهنده و یک ساختار سه لایه (ساختار پن) که از دو الکترود سرامیکی یعنی کاتد و آند که توسط یک الکترولیت سرامیکی از هم جدا شده اند، می باشند. مدل حاضر برای یک پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای دما متوسط با جریان هم سو و واکنش اصلاح داخلی مستقیم ارائه گردیده است که مدلی یک بعدی بوده و شامل معادلات بقای جرم، بقای انرژی و معادلات الکتروشیمیایی است که معادلات الکتروشیمیایی در واقع کسر مولی ها و دماهای اجزای گازی در کانال های سوخت و هوا را به ولتاژ، چگالی جریان و سایر متغیرهای پیل ارتباط می دهد. عملکرد پیل در حالت پایا و پاسخ دینامیکی آن به تغییرات پله ای پارامترهای مختلف عملکردی پیل همانند بار شبکه، مصرف سوخت و نسبت هوا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که پس از اعمال یک تغییر پله ای مثبت/منفی در بار شبکه، دمای کلی پیل، ولتاژ و توان آن افزایش/کاهش می یابد اما این تغییر پله ای بیشترین تاثیر را بر توان پیل داشته و با افزایش 20 درصدی در بار باعث افزایش 17 درصدی در توان پیل می گردد. هم چنین تغییر در پارامتر مصرف سوخت موجب تغییر در توزیع دما و چگالی جریان و ولتاژ پیل می شودد. دما، ولتاژ، توان و هم چنین بازده پیل با تغییر پله ای مثبت/منفی در پارامتر مصرف سوخت دستخوش افزایش/کاهش می شوند اما مقداری که بیش از سایرین تحت تاثیر قرار می گیرد، بازده پیل است که با افزایش 12 درصدی مصرف سوخت، افزایشی 15 درصدی خواهد داشت. پارامتر نسبت هوا بیشترین اثر را بر توزیع دما در طول پیل داشته و در نتیجه پارامتری مناسب برای کنترل دمای پیل است.

به علت رشد مصرف انرژی و آلودگی های زیست محیطی ناشی از آن، بهره گیری از روش های تولید توان با راندمان بالا و آلایندگی کم، تبدیل به یکی از اولویت های عصر حاضر شده است. پیل های سوختی اکسید جامد که در تبدیل انرژی شیمیایی سوخت های فسیلی به الکتریسیته، علاوه بر راندمان بالا، دارای آلایندگی پایین نیز می باشند، از جمله ی این روش ها محسوب می شوند. با توجه به دمای بالای عملکردی پیل سوختی اکسید جامد (بیش از c 1000 ) امکان ترکیب آن با موتورهای حرارتی همانند توربین گاز وجود دارد. در بخش نخست مطاله ی حاضر، نمونه ای یک بعدی از پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای با بهره گیری از سوخت متان، ارائه و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. یک حالت پایه برای عملکرد سلول تعریف و اثر پارامترهای عملکردی همچون؛ نسبت هوا، مصرف سوخت، چگالی جریان متوسط و پیش اصلاح سوخت مورد بررسی قرار گرفت. سپس از الگوریتم ژنتیک نیز برای بهینه سازی مقادیر راندمان الکتریکی و توان تولیدی در سلول، تحت قیدهایی همچون اختلاف دمای مجاز و ولتاژ عملکردی محدود استفاده شده است. نتایج نشان داد که رسیدن به راندمان 53/7% با اختلاف دمایی کمتر از مقدار مجاز امکان پذیر است. همچنین به منظور بازیابی حرارت خروجی از پیل، سایت تولید توان ترکیبی که از اضافه کردن سیکل چنگ به پیل سوختی اکسید جامد و توربین گاز بهره می برد، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که راندمان کلی الکتریکی 61/5% برای سیکل ترکیبی به دست خواهد آمد. در انتها، به منظور بررسی عملکرد سیستم هیبریدی، اثر پارامترهایی همچون؛ چگالی جریان متوسط، نسبت فشار عملکردی و دمای ورودی توربین مورد ارزیابی قرار گرفته اند.

قابلیت سیستم های تولید همزمان توان و حرارت بدلیل برآوردن کارآمد نیازهای مصرف خانگی، مزایای بالقوه اقتصادی و محیط زیستی نسبت به تولید متمرکز توان و فراهم نمودن گرما با استفاده از بویلرهای گازسوز ارجحیت دارد. یک پیل سوختی اکسید جامد می تواند با بازده کلی (توان و گرما) بالایی عمل نموده و بهبود کلی را نسبت به تولید متمرکز که معمولاً قادر به استفاده از گرمای هدر رفته نمی باشد، عرضه نماید. در مطالعه حاضر عملکرد ترمودینامیکی یک سیستم هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد به همراه بازیاب حرارتی تولید بخار بررسی شده است. به منظور پیش برد این مطالعه، مدل ریاضی سیستم ترکیبی مورد نظر با اعمال معادلات بقای جرم و انرژی استنتاج شده است. براساس مدل به دست آمده، عملکرد سیکل که متشکل از راندمان، توان خروجی و نرخ جرمی بخار مافوق گرم می باشد، نسبت به تغییرات متغیرهای ورودی محاسبه شده است. نتایج حاصله برای فشار عملکردی، فاکتور مصرف سوخت، نسبت هوا و متوسط چگالی جریان به عنوان پارامترهای تأثیر گذار بر سیستم ترکیبی نشان داده شده است.

با توجه به بحران انرژی و معضلات متعدد زیست محیطی عصر حاضر، یافتن راه های نوین تبدیل انرژی و نیز منابع تجدیدپذیر تولید توان، مسائلی اند که توجه بسیاری از محققین عرصه ی انرژی را به خود جلب کرده اند. در این بین، فناوری پیل سوختی اکسید جامد، به عنوان یکی از نوین ترین فناوری های تبدیل انرژی، در کنار بهره برداری از منابع تجدید پذیر زیست توده، افق امیدبخشی را برای تولید انرژی الکتریکی پاک ترسیم می کند. در این راستا، در پژوهش حاضر، تولید توان از طریق هیبرید پیل سوختی اکسید جامد و فرآیند تولید بیوگاز از زیست توده در حالت پایا مورد مطالعه قرار گرفته است. پیل سوختی اکسید جامد دما متوسط با واکنش اصلاح داخلی مستقیم و هندسه ی صفحه ای و در مقیاس تک سلول مدلسازی شد. به منظور تعیین توزیع یک بعدی غلظت اجزای گازی و دما در لایه های مختلف تک سلول پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای، انتقال جرم و انرژی با در نظر گرفتن واکنشهای شیفت آب و گاز، اصلاح متان و الکتروشیمیایی به عنوان چاه/چشمه های جرم و انرژی مدلسازی شدند. همچنین یک مدل الکتروشیمیایی برای شبیه سازی ولتاژ بازگشت پذیر، افت های پتانسیل، ولتاژ خالص و چگالی جریان تولیدیِ تک سلول، به الگوریتم حل افزوده شد. همچنین به منظور تعیین ارزش حرارتی و ترکیب بیوگاز تولیدی از هر کیلومول زیست توده، فرآیند تولید بیوگاز از زیست توده در قالب یک راکتور گازی سازی با استفاده از روش تعادل ترمودینامیکی مورد مدلسازی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که هر کیلوگرم زیست توده، قابلیت تولید تقریباً 962/2 کیلوگرم بیوگاز به ارزش حرارتی mj/kg 65/5 را دارد. به علاوه مشخص شد با استفاده از فناوری پیل سوختی اکسید جامد صفحه ایِ دما متوسط، بیوگاز تولیدی از این مقدار زیست توده، قابلیت تولید تقریباً kw 609/6 توان را داراست. همچنین نتایج نشان می دهند که با کاهش پارامتر مصرف سوخت و نسبت هوای معادل و نیز افزایش نسبت هوا و نسبت رطوبتِ زیست توده ی ورودی، می توان از حداکثر اختلاف دمای لایه ی پن کاست.

در سالهای اخیر توجه زیادی به کاهش هزینه های تولید انرژی شده است. در این میان کاهش هزینه های انتقال ، توزیع و رساندن الکتریسیته به نواحی دور از شبکه توزیع مورد توجه بسیاری از تحقیقات بوده است. یکی از راهکارهای مورد توجه، استفاده از سیکل میکروتوربین های گازی می باشد. میکروتوربین های گازی در واقع توربین های گازی با مقیاس بسیار کوچک و ساده می باشند که علیرغم داشتن حجم و وزن کم توانایی تولید انرژی نسبتاً خوبی را دارند. این نوع از مولدها یکی از جدیدترین تکنولوژی های مورد استفاده در تولید پراکنده در کاربردهای غیر صنعتی می باشند. مقالات فراوانی در زمینه مدلسازی سیکل های توربینهای گازی و بعضاً در مورد مدلسازی سیکل های میکروتوربین های گازی انجام شده است. مقالات محدودی موجود است که به بررسی پارامتری سیکل میکرو توربین های گازی پرداخته است. یکی از کاربردهای گسترده میکرو توربین های گازی در بحث تولید پراکنده توان برای واحد های مسکونی با تقاضای مصرف انرژی محدود می باشد. در این پایان نامه شکل بندی های مختلف در یک میکروتوربین پیشنهاد می شود. در هر کدام از این سیستم ها عملکرد سیستم یعنی قدرت ، راندمان حرارتی و اتلاف اکسرژی در حالت های استفاده از میان خنک کن ، بعد خنک کن و مولد آبگرم تحلیل و مقایسه می شوند. در این راستا اثر پارامترهای ورودی همچون نسبت فشار کمپرسور و نسبت دبی جریان کنارگذر بر روی عملکرد سیکل مطالعه می شود. هر جزء از سیکل بر اساس قانون اول و دوم ترمودینامیک مورد بررسی قرار می گیرد. مهم ترین نتایج بدست آمده از این پژوهش عبارتند از : 1- در همه شکل بندی ها بیشترین تخریب اکسرژی در محفظه احتراق رخ می دهد. 2- با افزایش ضریب کنارگذر نرخ آب گرم تولیدی افزایش می یابد و از طرفی بدلیل کاهش انتقال حرارت در رکوپراتور راندمان کاهش می یابد ولی با توجه به افزایش دمای ورودی به مولد آبگرم بازده کل افزایش می یابد. 3- از میان شکل بندی ها، میکروتوربین با مولد آبگرم و میکروتوربین با مولد آبگرم و میان خنک کن، جهت تولید همزمان مناسب تر می باشند.

با توجه به گسترش روز افزون استفاده از زیست توده به عنوان سوختی ارزان و در دسترس، لازم است تا ابعاد اقتصادی استفاده از این سوخت به طور دقیق مورد مطالعه قرار گیرد تا نقاط ضعف و قوت آن برای استفاده در سیکل های ترکیبی مشخص شود. از سوی دیگر استفاده از تحلیل های اگزرژی و اگزرژی اقتصادی برای سیستم های تبدیل انرژی به طور گسترده ای در حال افزایش است. در این پژوهش یک سیکل ترکیبی با محفظه احتراق کمکی پیش از مبدل بخار که با واحد تولید کننده گاز از زیست توده یکپارچه شده است، از نظر تحلیل انرژی، اگزرژی و اگزرژی اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته است. سوخت مورد استفاده در هر دو محفظه احتراق زیست توده است و اثر تزریق سوخت کمکی زیست توده بر پارامتر های مهم سیکل بررسی شده است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان می دهد در اثر تزریق سوخت زیست توده توان خروجی از سیکل افزایش می یابد اما بازده کلی سیکل کاهش پیدا می کند. در تحلیل اگزرژی مشخص شد که بیشترین بازده اگزرژی را توربین گاز دارد و بیشترین انهدام اگزرژی متعلق به اجزایی است که واکنش های شیمیایی برگشت ناپذیر در آن ها رخ می دهد، مانند واحد تولید کننده گاز و محفظه احتراق. علاوه بر این تحلیل اگزرژی اقتصادی نشان داد که توربین گاز مهمترین جز از لحاظ اگزرژی اقتصادی است و مقدار بالای فاکتور اگزرژی اقتصادی برای این جزء بدان معناست که هزینه سرمایه گذاری برای آن بالا بوده و نیازمند کاهش هزینه سرمایه گذاری اولیه است. از سوی دیگر افزایش درجه سوخت کمکی سبب کاهش در فاکتور اگزرژی اقتصادی و افزایش هزینه انهدام اگزرژی سیکل می شود. علاوه بر این افزایش نسبت فشار کمپرسور با وجود این که سبب افزایش هزینه های کلی سیکل می شود اما نرخ هزینه واحد محصول را کاهش می دهد. همچنین فاکتور اگزرژی اقتصادی و فاکتور اختلاف هزینه نسبی نیز با افزایش نسبت فشار کمپرسور، افزایش می یابد.

با توجه به رشد روز افزون جوامع انسانی و نیاز کشورها به تامین انرژی، گستره منابع انرژی نیز رو به افزایش می باشد. از طرفی با در نظر گرفتن مشکلات و مسائل زیست محیطی و تلاش دولت ها در جهت کاستن این نوع معضلات، توجه به منابع تجدیدپذیر جهت تامین انرژی روز به روز بیشتر می گردد. در این پایان نامه به مدل سازی فرآیند تولید گاز از زیست توده در دستگاه تولید گاز، به کمک مدل تعادل ترمودینامیکی پرداخته شده است. در مدل شبیه سازی شده، علاوه بر لحاظ کردن محصولات گازی حاصل از فرآیند، دو محصول کربن تبدیل نشده و قیر نیز جهت واقعی تر شدن مدل به محصولات فرآیند اضافه شده است. با استفاده از دو سیال عامل بخار آب و افزایش میزان اکسیژن در هوای ورودی، مدل شبیه سازی شده بررسی پارامتریک شد. نتایج نشان داد که افزایش اکسیژن، افزایش گازهای خروجی را به دنبال دارد و ارزش حرارتی بالا سین گاز را به 11/6 می رساند. اضافه کردن بخار آب یه عنوان سیال عامل دیگر باعث افزایش گازهای هیدروژن و متان و کاهش گاز مونوکسید کربن گشته است به همین دلیل ارزش حرارتی بالای سین گاز به میزان تقریباً 1 رشد کرده است همچنین تحقیق حاضر بیان کرد، بالا بردن دمای بخار آب ورودی در نسبت مول ثابت بخار به زیست توده، افزایش گازهای هیدروژن و مونوکسید کربن و کاهش گاز متان را به دنبال دارد. مطالعه بر روی تغییرات رطوبت نسبی زیست توده و نسبت هوای معادل ورودی در درصد حضور بالای اکسیژن و نسبت مولی بالای بخار آب نشان داد که با افزایش این دو پارامتر میزان رشد و یا کاهش گازهای هیدروژن و مونوکسید کربن کمتر از حالت هوای استاندارد است. با بررسی زیست توده-های مختلف این نتیجه حاصل گشت که تفاله نیشکر بیشترین ارزش حرارتی بالا به میزان 5/3 را دارا می باشد و زیست توده¬های نی ذرت بیشترین رشد ارزش حرارتی را به ازای افزایش نسبت مول بخار آب به عنوان سیال عامل و خرد چوب های جنگلی بیشترین رشد ارزش حرارتی را به ازای افزایش حضور اکسیژن در هوای ورودی را دارا می باشند.

در دنیای امروز تقاضا برای انرژی رو به افزایش است و تبدیل انرژی می باید با کمترین میزان اثرات زیست محیطی در استفاده از منابع انرژی انجام پذیرد. استفاده از انرژی الکتریکی در این مسیر بسیار موثر بوده و عمده منابع تامین آن در جهان نیز از طریق بکارگیری سیکلهای ترمودینامیکی که برای کار در موتورهای حرارتی بنا نهاده شده اند تامین می شود. در همین راستا سیستمهای تولید همزمان قدرت و سرمایش در مقیاس محدود تحت بررسی های ویژه قرار گرفته است. در این پایان نامه نیز سعی شده است با استفاده از این نوع سیستم ها و استفاده از سیال های عامل دوگانه نتایج بهینه ای برای این سیکلها استخراج گردد. هدف این بررسی یافتن عملکرد سیستم با تغییر تعدادی از ورودی های انتخابی (فشار پشت توربین، دمای سوپر هیتر و دمای کندانسور) می باشد. چرخه ترمودینامیکی ترکیبی پیشنهادی، بر پایه ی چرخه رانکین و چرخه تبرید جذبی با بازیاب آمونیاک می باشد. این چرخه از مخلوط آب و آمونیاک به عنوان سیال عامل استفاده می کند. با پیشنهاد چرخه مذکور و با تغییر فشار ورودی توربین از 18 تا 32 بار و تغییر دما برای ورودی کندانسور از 330 تا 360 درجه و نیز دمای متغیر از 400 تا 500 درجه برای ورودی توربین جهت بررسی اثر پارامترهای تاثیر گذار با استفاده از یک تحلیل ترمودینامیکی نسبت به بررسی کار توربین و مقدار سرمایش و بازده کلی با استفاده از نرم افزار eesدر هر جزء سیستم پرداخته می شود. نتایج نشان می دهد که تغییر برخی از این پارامترها باعث بهبود عملکرد یکی از خروجی ها و تخریب دیگری میشود بنابراین نیاز به یک بهینه سازی چند هدفه احساس می گردد که در همین راستا جهت معلوم نمودن توابع خروجی ابتدا با تغییر پارامترهای ورودی در محدوده انتخابی تعداد 500 اطلاعات خروجی بوجود می آید و سپس با استفاده از روش دسته بندی گروهی داده های عددی برای این تعداد اطلاعات توابع خروجی بر حسب ورودی معلوم می گردد . سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک و نرم افزار متلب بهینه سازی همزمان (قدرت توربین و ظرفیت سرمایش و بازده سیستم) برای متغیرهای ورودی انتخابی صورت می گیرد. با توجه به نتایج بهینه سازی معلوم می شود به منظور رسیدن به عملکرد سیستم در تولید هر سه تابع هدف دماهای مورد نظر در طراحی سیستم باید پایین ترین مقدار بازه را به خود اختصاص دهند و در صورت عدم نیاز به تولید سرما می توان دماهای مذکور را در در مقادیر بالای بازه تنظیم کرد.

با توجه به بحران انرژی و کمبود ذخایر سوخت های فسیلی، یافتن راهکار های نوین تبدیل انرژی و ارتقای راندمان سیکل های تولید توان فعلی، توجه بسیاری از محققین عرصه ی انرژی را به خود جلب کرده است. در این بین، فناوری پیل سوختی اکسید جامد، به عنوان یکی از نوین ترین فناوری های تبدیل انرژی، افق امیدبخشی را برای تولید انرژی الکتریکی پاک ترسیم می کند. در پایان نامه ی حاضر، به مطالعه ی عددی تولید توان از طریق ترکیب پیل سوختی اکسید جامد و سیکل آب و آمونیاک در حالت پایا پرداخته شده است.به منظور بازیابی محتوی انرژی گازهای خروجی پیل سوختی اکسید جامد، از حرارت این گازها برای تولید بخار مورد نیاز سیکل تولید توان آب و آمونیاک بهره گرفته می شود.تأثیر تغییر دما و فشار کاری توربین و همچنین دبی سوخت ورودی به پیل سوختی بر راندمان های حرارتی و منطقی و نیز توان تولیدی سیستم، مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل در قالب نمودار و جدول ارائه گردیده است.

امروزه تحقیقات گسترده ای در زمینه سیستم های نیروگاهی ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد – توربین گاز در حال انجام است. این سیستم ها از دمای بالای پیل سوختی و یک توربین گاز برای دستیابی به عملکرد و کارآیی بیشتر استفاده می کنند. به خاطر دمای بالای گازهای خروجی از پیل سوختی، گرما می تواند بازیابی شود و برای راندن توربین گاز استفاده گردد. توربین قدرت اضافی تولید می کند و برای این کار از انرژی خروجی پیل سوختی استفاده می کند. به رغم انجام تحقیقات روی ترکیب این سیستم ها، بر روی دینامیک ترکیب این سیستم ها تحقیقات اندکی صورت گرفته است. در این پایان نامه ابتدا مدلسازی دینامیکی برای اجزای سیستم ترکیبی پیل سوختی - توربین گاز (پیل سوختی اکسید جامد، کمپرسور گریز از مرکز، مبدل حرارتی ، محفظه احتراق و توربین) انجام می شود. سپس این مدل ها با هم ترکیب شده و یک مدل دینامیکی از کل نیروگاه بدست می آید. رفتار دینامیکی هر یک از اجزای سیستم هیبرید برحسب زمان ارائه می شود. سپس رفتار دینامیکی پیل سوختی اکسید جامد در اثر تغییر پارامترهای ورودی بررسی می شود. مشاهده شد توان خروجی توربین گاز پس از زمان 7 ثانیه به مقدار پایدار 48 کیلووات ، اما توان خروجی پیل سوختی اکسید جامد پس از 400 ثانیه به مقدار پایدار 201 کیلووات رسید.

ترموکمپرسور یکی از ابزارهای مهم تراکم سازی گازها است. به دلیل اینکه در ترموکمپرسورها هیچ گونه قطعه متحرکی وجود ندارد، تا حدودی دارای هزینه تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به بقیه انواع کمپرسورهای مکانیکی هستند. از دیگر مزایای ترموکمپرسورها می توان به ایجاد تراکم بیشتر و راندمان بالاتر آنها نسبت به بقیه انواع کمپرسورهای دوار اشاره کرد. در رساله ی حاضر، ضمن بررسی آخرین تحقیقات انجام شده، به شبیه سازی عددی و تجربی جریان دوفازی بخار در ترموکمپرسور پرداخته شده است. هدف اصلی این تحقیق شبیه سازی عددی جریان دوفازی بخار مافوق صوت در ترموکمپرسور است. بدین منظور معادلات حاکم بر مسئله برای هر دو فاز مایع و بخار بصورت جداگانه استخراج شده است. تمامی برهمکنش های بین فازی که شامل انتقال جرم، مومنتوم و انرژی و نیروهای موجود در سطح مشترک دو فاز می باشد از طریق جمله های چشمه به معادلات حاکم افزوده شده است. معادلات حاکم بر مسئله به روش اویلری- اویلری و با استفاده از روش حجم محدود توسط نرم افزار فلوئنت حل شده اند. همچنین از معادله ی حالت گاز حقیقی پنگ-رابینسون که به عنوان مناسب ترین معادله ی حالت در نازل ها و ترموکمپرسورها انتخاب گردیده برای محاسبه خواص بخار استفاده شده است. علاوه بر شبیه سازی عددی جریان دوفازی در ترموکمپرسور و نازل، یک الگوریتم ریاضی برای طراحی ترموهیدرولیکی ترموکمپرسور نیز ارائه شده و تاثیر پارامترهای کلیدی ترموکمپرسور بر عملکرد و بازدهی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. رابطه ای نیز برای محاسبه ی پارامتر کلیدی بازدهی اختلاط بر حسب مشخصات عملکردی ترموکمپرسور پیشنهاد شده است. همچنین عملکرد یک ترموکمپرسور در یک واحد آب شیرین کن سازی آزمایشگاهی نیز مورد بررسی قرار گرفته و نتایج شبیه سازی های عددی انجام شده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی های عددی نشان می دهد که روش عددی اویلری- اویلری قادر است با دقت بسیار بیشتری نسبت به تئوری بخار مرطوب رفتار جریان دوفازی مافوق صوت را در نازل و ترموکمپرسور پیش بینی کند. همچنین در این رساله نشان داده شد که روش آشفتگی ریالایزبل کی اپسیلون بهترین نتایج را برای شبیه سازی ترموکمپرسورها بدست می دهد. علاوه بر این، نتایج شبیه سازی-های عددی برای نازل های فشار بالا نشان داد که نمی توان یک روش مشخص آشفتگی برای مدل سازی جریان دوفازی در این نازل ها پیشنهاد داد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.