بالا رفتن بیش از حد دمای موتور به دلایل بسیاری مضر است، از جمله کاهش شار مواد مغناطیس دائم کمیاب با افزایش دما و یا کاهش عمر موتور با افزایش دمای عایق سیم پیچ ها؛ بنابراین در طراحی ماشین های الکتریکی آنالیز حرارتی و همچنین خنک سازی ماشین، جایگاه ویژه-ای دارد. در حالی که در زمینه تحلیل حرارتی ماشین های الکتریکی شار شعاعی تحقیقات وسیعی صورت گرفته، به ماشین های شار محوری خصوصاً ماشین های شار محوری آهنربای دائم توجه کمی شده است. آنالیز حرارتی دقیق ماشین های شار محوری آهنربای دائم در بهینه کردن طراحی بسیار موثر می باشد. در این پایان نامه ابتدا به صورت اجمالی به معرفی ماشین شار محوری آهنربای دائم و انواع توپولوژی های این ماشین پرداخته شده است. سپس بر اساس طراحی انجام گرفته برای یک توپولوژی خاص از این ماشین، تلفات به روش تحلیلی و روش المان محدود محاسبه شده است. بر اساس تلفات و توزیع تلفاتی بدست آمده، با استفاده از دو روش پارامتر فشرده و همچنین روش المان محدود دمای ماشین در حالت دائم و بار کامل محاسبه گردیده و مورد مقایسه قرار گرفته است. در پایان بر اساس دمای بالای ماشین در حالت دائم سیستم خنک ساز مناسب برای ماشین طراحی و دما پس از خنک سازی با روش المان محدود ارائه شده است.

توربین محوری یکی از مهم ترین اجزای توربین های گازی است که وظیفه ی آن، تولید توان می-باشد. توربین های گازی در نیروگاه های گازی و موتورهای هواپیما استفاده می شود. با توجه به این که جریان سیال خروجی از محفظه ی احتراق به شرایط عمل کردی محفظه ی احتراق و نوع محفظه ی احتراق بستگی دارد، در شرایط مختلف عمل کردی، جریان سیال ورودی به توربین تغییر خواهد کرد. به طور کلی عمل کرد توربوماشین ها با گذشت مدتی از زمان بهره برداری اولیه ی آن، دچار تغییرات می شود. توربین ها نیز ازاین قاعده مستثنی نمی باشند. در هنگام بهره برداری به علت عواملی مانند ورود گرد و غبار به داخل توربین، ناخالصی های داخل سوخت، واکنش شیمیایی با آلودگی های موجود در هوای ورودی یا سولفور موجود در سوخت، احتراق ناقص و تولید کربن نسوخته، سطح پره های توربین زبر می شود. بررسی کمی تاثیر این زبری بر عمل کرد توربین از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. از سوی دیگر با توجه به پیچیدگی جریان درون توربین برای شناخت میدان جریان و دما درون طبقه ی توربین و محاسبه ی اثر زبری نیاز به انجام تحلیل سه -بعدی می باشد. امروزه با توجه به پیشرفت های به دست آمده در محاسبه با روش های عددی و افزایش توان محاسباتی کامپیوترها می توان جریان درون توربو ماشین ها را به صورت کاملاً سه بعدی مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. در این پروژه، یک توربین محوری دو طبقه به نام ساخت شرکت جنرال الکتریک و موسسه-ی ناسا مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا توربین فوق توسط نرم افزارهای کتیا و بلید جنریشن مدل سازی شده و شبکه بندی هندسه ی ایجاد شده توسط نرم افزار توربو گرید انجام شده است. سپس با استفاده از نرم افزار انسیس_سی اف اکس ، حل عددی میدان جریان به طور کامل و بدون ساده سازی معادلات حاکم بر جریان صورت گرفته است. مبنای حل جریان در این نرم افزار، روش حجم محدود است. برای اعتبار بخشی تحلیل ها، نتایج به دست آمده از شبیه سازی، با نتایج تجربی مربوط به تست آزمایشگاهی توربین محوری دو طبقه ، مقایسه گردید. پس از اعتبار سنجی روش عددی به کار رفته، نقشه های توربین که بیان گر عمل کرد توربین هستند، در حالتی که در دمای بالا و با گازهای ناشی از محصولات احتراق کار کند، به دست آورده می شود. نتایج مربوطه شامل توزیع فشار، دما، چگالی، عدد ماخ، خطوط جریان و . . . در مقطع متوسط و یا در نواحی حساس آن، آورده شده است. نتایج توربین محوری نشان داد که فشار کل در روتورها به دلیل انتقال انرژی از سیال کاهش می یابد. سرعت جریان در طی عبور از پره های استاتور افزایش و طی عبور از پره های روتور کاهش یافته است. سپس به بررسی اثر زبری پرداخته و با اعمال زبری های واقعی بر پره های استاتور و روتور توربین، تاثیر آن ها بر نقشه های توربین بررسی می گردد. آن گاه به تغییر هندسه ی ناشی از رسوب-گرفتگی و خوردگی پرداخته می شود و تغییرات حاصله مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. سر انجام هدف نهایی اعمال همه ی عیوب بر توربین، صورت می گیرد.

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

حدود سه دهه است که کشور های صنعتی جهان ، استفاده از روش تکنولوژی پینچ را در طراحی سایت های کارخانه ها و شرکت هایی که مصرف انرژی حرارتی و سوختی بالایی دارند ،در دستور کار قرار داده اند. که البته در کشورهای جهان سوم نیز اقداماتی شده است ولی هنوز به جایگاه اصلی خود نرسیده است. با استفاده از این تکنولوژی نسبتا نوین ، میزان مصرف انرژی را که به صورت یوتیلیتی های سرد و گرم مصرف می شود می توان به میزان چشمگیری کاهش داد. این پروژه با استفاده از تکنولوژی پینچ (pinch technology)و بازیافت حرارت (heat recovery) توانست میزان مصرف انرژی از قبیل سوختی و الکتریکی را کاهش داده و هزینه های آلاینده ها نیز که نتیجه مصرف سوخت های فسیلی است کاهش چشمگیری داشته باشد.در این مطالعه ی امکان سنجی ، با استفاده از نرم افزار aspen plus به شبیه سازی سایت ngl 400 پرداخته و سپس با استفاده از نرم افزار aspen energy analyzer به استخراج داده ها از aspen plus و بررسی داده های استخراج شده جهت آنالیز پینچ پرداخته شد. با مطالعه و بررسی انجام شده مشخص شد که در فرایند ها گرمای زیادی وجود دارد که هدر می رود و نیز گاز خروجی توربین گازی بدون استفاده به محیط زیست رها می شود. برای اینکه بتوان از گرما و سرمای موجود بهره کافی را برد، باید تا جای ممکن از انتقال حرارت فرایندی بجای انتقال حرارت یوتیلیتی بهره گرفت که با اصلاح شبکه ساختاری مبدل ها به این موضوع پرداخته شد. در نهایت برای اینکه صرفه اقتصادی این کار مطالعاتی سنجیده شود، با توجه به صرفه جویی های انجام شده در بخش انرژی و مخارج و هزینه های طراحی مبدل های حرارتی، زمان بازگشت سرمایه انجام این پروژه محاسبه و بررسی شده است.

بازیافت گرمای اتلافی نقش مهمی در مدیریت منابع انرژی ایفا می کند. از سیکل ارگانیک رانکین می توان برای بازیابی حرارت اتلافی دما پایین استفاده نمود. این سیکل مشابه سیکل رانکین بوده و فقط از سیالات ارگانیک به عنوان سیال کاری در آن استفاده می شود. در تحقیق حاضر به منظور بهبود عملکرد سیکل، تحلیل انرژی و اگزرژی در سیکل انجام گرفت و تاثیرات استفاده از سیالات کاری خالص مختلف، سیالات کاری مخلوط مختلف با شیب های دمایی متفاوت هنگام تغییر فاز، تاثیرات سوپرهیت کردن بخار ورودی به توربین، تاثیرات استفاده از مبدل حرارتی داخلی و تاثیرات اختلاف دماهای مختلف ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی بر عملکرد سیکل سنجیده شد. با ثابت در نظر گرفتن دمای ورودی و خروجی سیال حامل حرارت منبع حرارتی و دبی جرمی آن مقایسه ای منطقی در سنجش تاثیرات پارامترهای مختلف بر عملکرد سیکل صورت گرفت و عوامل بهبود دهنده ی عملکرد سیکل بدست آمد. از جمله عواملی که موجب افزایش راندمان می گردند عبارتند از: اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی کم باشد استفاده از مبدل حرارتی داخلی مناسب و در غیر این صورت نامناسب است. تقریبا می توان گفت اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی کم باشد و از مبدل حرارتی داخلی هم استفاده شده باشد، سوپرهیت کردن بخار ورودی به توربین مناسب و در غیر این صورت نامناسب است. اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی کم باشد، استفاده از سیالات کاری با دمای بحرانی بالاتر موجب افزایش راندمان و اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی زیاد باشد، استفاده از سیال کاری با دمای بحرانی کمتر مناسب تر است. استفاده از سیال کاری مخلوط نسبت به سیال خالص موجب افزایش راندمان می شود، البته اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی کم باشد این تاثیر کمتر و اگر اختلاف دمای ورودی و خروجی جریان منبع حرارتی زیاد باشد این تاثیر بیشتر است. اگر اختلاف دمای جریان منبع حرارتی کم باشد، استفاده از سیال کاری مخلوط در پیکربندی با مبدل حرارتی داخلی باعث راندمان بهتری می شود نسبت به استفاده از سیال کاری مخلوط در پیکربندی ساده، این موضوع در حالتی که اختلاف دمای جریان منبع حرارتی زیاد باشد برعکس است. هرگاه سیال کاری مخلوط استفاده شده همزمان در تبخیرکننده و در چگالنده بهترین مطابقت دمایی را با جریان گرم و سرد داشته باشد بهترین راندمان بدست می آید.

در این تحقیق به منظور بررسی عوامل مؤثر در بازده انرژی و اگزرژی، مدل سازی خشک¬کن بستر سیال مجتمع پتروشیمی بندر امام، صورت گرفته است. با توسعه یک کد تجاری امکان بررسی انتقال رطوبت در هر فاز و تبادل بین فاز ها به منظور بهبود نتایج شبیه سازی و تطابق مدل عددی با نتایج تجربی موجود، فراهم شده است. بر این اساس با استخراج نحوه توزیع دما و انتقال حرارت به همراه تغییرات رطوبت درون خشک کن،اختلاف نتایج مدل سازی با نتایج تجربی نشان دهنده اختلافی در حد 1% است، که مبین بهبود قابل توجه مدل سازی اخیر در مقایسه با کارهای مشابه می¬باشد. همچنین نتایج بیان می کند که افزایش دبی جرمی و دمای ورودی هوا و نیز آب گرم مبدل های حرارتی، کاهش بازده را به همراه خواهد داشت،درحالی که افزایش میزان دبی جرمی و دمای محصول، بازده را افزایش می دهد. نتایج این تحقیق در شرایط قابل اجرای فیزیکی در مجتمع پتروشیمی مذکور نشان می دهد که با افزایش 15% شدت جریان جرمی محصول ورودی، بازده کلی خشک کن از 62/38 % به 42% و بازده اگزرژی از 16/35 % به 5/39 % افزایش می یابد درحالی که رطوبت موجود در محصول نیز به میزان 18% کاهش می یابد.

توربین گازی یکی از ماشین¬های تولید توان می¬باشد که امروزه در صنایع مختلف از جمله نیروگاه¬ها، پالایشگاه¬ها و صنایع نفت و گاز کاربرد فراوانی یافته¬اند. از آن جایی که درصد بالایی از توان مورد نیاز کشور، در نیروگاه¬های گازی تامین می¬گردد و با توجه به این موضوع که انرژی مورد نیاز این نیروگاه¬ها سوخت¬های فسیلی هستند، لذا بهبود عملکرد این نیروگاه¬ها بسیار حائز اهمیت می¬باشد. هدف اصلی در این تحقیق، تحلیل انرژتیک و اگزرژتیک نیروگاه توربین گازی و ارائه راهکاری برای بهبود کارایی و عملکرد توربین گازی مورد مطالعه می¬باشد. سیکل گازی مورد مطالعه در این پایان نامه مربوط به نیروگاه قم می¬باشد که شامل 4 واحد گازی ساخت شرکت mitsubishi ژاپن مدل mw-701d با ظرفیت اسمی هر یک mw 5/128 و در مجموع mw 514 می¬باشد. در پایان¬نامه حاضر، پس از مدل سازی سیکل گازی و ترکیبی با استفاده از نرم¬افزار ترموفلو، به تحلیل انرژی و اگزرژی سیکل گازی پرداخته می¬شود. در ادامه تاثیر تغییر شرایط محیط و سطوح بار توربین گاز بر عملکرد سیکل گازی و کل نیروگاه بررسی می¬شود. سپس به ارزیابی فنی و اقتصادی استفاده از سه نوع سیستم خنک¬کاری هوای ورودی به کمپرسور در شش ماه گرم سال و تاثیر استفاده از آن¬ها بر عملکرد سیکل گازی مورد بررسی قرار می¬گیرد که در نهایت با توجه به شرایط فنی و اقتصادی و شرایط محیطی منطقه قم، سیستم خنک¬کاری فاگ به عنوان سیستمی مناسب جهت بهبود عملکرد در این نیروگاه انتخاب و معرفی می¬گردد. با استفاده از سیستم فاگ در نیروگاه قم، توان خالص خروجی از سیکل گازی و نیروگاه به ترتیب به میزان 15/11 و 08/8 درصد، بازده انرژی و اگزرژی سیکل گازی به ترتیب 64/3 و 61/3 درصد افزایش می¬یابد و میزان آلایندگی هوا توسط 77/0 درصد کاهش می¬یابد. در ادمه به بهینه¬سازی دو هدفه سیکل گازی نیروگاه قم توسط الگوریتم ژنتیک و با استفاده از نرم¬افزار مطلب و در شش ماه سرد سال پرداخته می¬شود. توابع هدف، بازده اگزرژی و هزینه¬های مربوط به سیکل گازی شامل هزینه تعمیر و نگه¬داری، هزینه سوخت مصرفی و هزینه تخریب اگزرژی می¬باشد. نتایج نشان می¬دهد که با افزایش بازده اگزرژی سیکل گازی، هزینه¬های آن نیز افزایش پیدا می¬کند.

بازیافت انرژی¬های اتلافی نقش مهمی در مدیریت منابع انرژی ایفا می کند. یکی از انرژی¬های در حال اتلاف باارزش، انرژی موجود در گاز طبیعی مایع شده (lng) در زمان تبدیل مجدد آن به شکل گاز است. روش¬های سنتی برای تبدیل lng به شکل گاز باعث ایجاد آلودگی¬های زیست¬محیطی شده و مقداری انرژی نیز مصرف می¬کنند؛ به¬علاوه مقدار قابل توجهی انرژی باارزش نیز به هدر می¬رود.¬ اخیراً روش¬های متعددی برای بهره¬مندی از این انرژی پیشنهادشده است. در تحقیق حاضر همه روش¬های بازیافت این انرژی باارزش معرفی شده است که ازجمله روش¬های متداولی که در این پژوهش نیز به شبیه¬سازی پرداخته شده عبارت¬اند از: فرآیند مایع سازی هوا (air separation unit)، تولید توان الکتریکی؛ و ترکیبی از این روش ها. باید توجه داشت که این روش ها باید در یک پایانه lng مورداستفاده قرار گیرند. به منظور بهبود عملکرد فرآیند مایع¬سازی هوا و سیکل تولید توان، تحلیل انرژی و اگزرژی بر روی آن¬ها انجام گرفته و تأثیرات استفاده از انرژی موجود در lng در زمان تبخیر مجدد آن بر روی عملکرد فرآیند¬ها بررسی و نتایج آن ارائه شده است. در این پژوهش شبیه-سازی¬ها باهدف کاهش مصرف انرژی فرآیندها و با استفاده از نرم¬افزارهای اسپن هایسیس و پلاس انجام شده است. در فرآیند مایع¬سازی هوا دو فرآیند برای تولید نیتروژن و اکسیژن با خلوص بالا پیشنهادشده فرآیند پیشنهادی اول یک فرآیند مایع¬سازی هوا با دو برج تقطیر است که در آن با استفاده از انتگراسیون حرارتی مناسب بر روی فرآیند، تنها تجهیزات مصرف کننده انرژی در فرآیند کمپرسورهای موجود در آن هستند و در قسمت¬های چگالنده و جوش¬آور دو برج¬تقطیر، انرژی خارجی مانند انرژی الکتریکی مصرف نمی¬شود. فرآیند دوم فرآیندی ترکیبی و متشکل از قسمت های مایع سازی هوا، تبدیل مجدد lng به شکل گاز و تولید توان الکتریکی است. در این فرآیند از انرژی موجود در lng در زمان تبخیر مجدد آن جهت پیش سرد کردن هوای ورودی به فرآیند استفاده شده و باعث کاهش مصرف انرژی فرآیند تا بیش از 58% نسبت به فرآیند پیشنهادی اول شده است؛ بدون آنکه تغییر زیادی در مقدار درصد خلوص محصولات فرآیند ایجاد شود. نتایج شبیه سازی¬ها نشان می دهد که مقدار انرژی مصرفی برای فرآیند پیشنهادی اول و دوم) قسمت¬های فرآیند ترکیبی مایع¬سازی تبریدی هوا و تبدیل مجدد lng به شکل گاز) نسبت به فرآیندهای مقالات گذشته بسیار کمتر است که دلایل اصلی این صرفه جویی انرژی عبارت اند از: 1. انتگراسیون حرارتی مناسب در شبیه سازی فرآیندها. 2. ترکیب چگالنده برج تقطیر فشار بالا با جوش¬آور برج تقطیر فشار پایین. 3. استفاده از تفکیک کننده قبل از ورود جریان های دوفازی به برج های تقطیر.4. پیش سرد کردن هوای ورودی قبل از ورود به کمپرسورها (در فرآیند پیشنهادی دوم). در قسمت مربوط به تولید توان فرآیند پیشنهادی دوم، یک سیکل تولید توان رانکین با سیال¬عامل co2 و دو سیکل برایتون با سیال عامل های نیتروژن و هلیوم پیشنهادشده که انرژی سرد آن ها را فرآیند تبدیل مجدد lng به شکل گاز تأمین می کند و آنالیزهای انرژتیک و اگزرژتیک بر روی آن ها صورت گرفته که نتایج نشان می دهد سیکل های برایتون باوجود دمای حداکثر (دمای منبع گرم) و دمای منبع سرد یکسان دارای راندمان بیشتری نسبت به سیکل های رانکین در همان بازه دمایی هستند.

افزایش تقاضا برای انرژی، افزایش هزینه¬های تولید انرژی و افزایش نگرانی¬های زیست محیطی دلایلی هستند که دولت¬ها را به سوی توسعه و بهبود فناوری¬ها به منظور صرفه¬جویی انرژی و کاهش تولید گازهای گلخانه¬ای سوق می¬دهند. سیستم¬های تولید همزمان سرمایش، گرمایش و قدرت (cchp) و سیکل ارگانیک رانکین (orc) از جمله فناوری¬هایی هستند که باعث کاهش مصرف انرژی اولیه، کاهش هزینه و کاهش تولید گازهای گلخانه¬ای می¬شوند. سیستم¬های cchp از طریق یک محرک ¬اولیه برق را در محل مصرف تولید می¬کنند. تفاوت این سیستم¬ها با نیروگاه¬های سنتی تولید برق در این است که این سیستم¬ها از حرارت اتلافی محرک ¬اولیه به منظور برآورده کردن نیازهای گرمایشی و سرمایشی مصرف¬کننده استفاده می¬کنند. در واقع در این سیستم¬ها برای بهبود عملکرد، انرژی حرارتی تلف شده در قسمت تولید برق را به انرژی گرمایشی و سرمایشی مورد نیاز کاربران تبدیل می¬کنند. از سیکل ارگانیک رانکین می¬توان برای بازیابی حرارت اتلافی دما پایین استفاده نمود. این سیکل مشابه سیکل رانکین بوده و فقط از سیالات ارگانیک به عنوان سیال کاری در آن استفاده می¬شود. می¬توان از حرارت بازیافتی که از سیستم تولید همزمان به دست می¬آید برای تولید برق در orc استفاده کرد. در این تحقیق با کمک نرم افزار (ees) به تحلیل انرژی سیستم (cchp-orc) پرداخته شده است. نحوه برقراری تعادل برای بر طرف کردن نیاز کاربران بررسی شده است؛ همچنین با تغییر دمای محیط و دمای سیال ورودی و خروجی به اواپراتور، تغییرات راندمان اگزرژی orc بررسی شده است. با توجه به مقدار انرژی حرارتی و الکتریکی مورد نیاز سه حالت برای سیستم (cchp-orc) در نظر گرفته ¬شده است. در حالت اول pgu به همراه کوئل حرارتی و چیلر جذبی نیاز کاربران را برطرف کرده و نیازی به بویلر اضافی نیست. چیلر الکتریکی و orc نیز خاموش می¬باشند. این حالت به ندرت اتفاق می¬افتد. حالت دوم به دو بخش در محدوده قابل تنظیم و خارج از محدوده قابل تنظیم تقسیم شده است. در بخش اول با تغییر بار سرمایشی چیلر الکتریکی سیستم نیاز کاربران را تأمین می¬کند و در بخش دوم با کمک بویلر سیستم به تعادل می¬رسد. در حالت سوم به علّت نیاز به برق از orc استفاده می¬شود. در ادامه راندمان انرژی و اگزرژی سه سیال ارگانیک خشک برای orc بررسی شده و سیال b141r به عنوان سیالی با راندمان اگزرژی بالاتر معرفی شده است. در ضمن سیکل ساده orc در شرایط مختلف دمایی تحت بررسی قرارگرفته و مشخص شد با افزایش دما میزان تخریب اگزرژی سیستم کاهش می¬یابد.

افزایش جهانی قیمت های سوخت از یک طرف و کاهش منابع سوخت های فسیلی و همچنین افزایش تولید گازهای گلخانه ای در جهان از طرف دیگر، سبب گردید تا کشورهای پیشرفته و بالطبع سایر کشورها، سیاست های متنوعی را جهت کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای اتخاذ نمایند، یکی از این سیاست ها که در سال های اخیر بطور چشمگیری در جهان توسعه یافته است بهره گیری از تکنولوژی تولید همزمان برق و حرارت بمنظور کاهش مصرف انرژی و همچنین کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در جهان می باشد. استفاده از سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت (chp) در ساختمان و صنعت به دلیل نیاز توامان برق و حرارت به صورت مداوم، بسیار مورد توجه قرار دارد و با توجه به مزایای این سیستم در کاهش مصارف و هزینه های انرژی، از جمله راه کارهایی به شمار می آید که دارای صرفه اقتصادی مناسبی می باشد. نحوه عملکرد سیستم chp بدین صورت است که با استفاده از مولد، برق تولید می کند و تفاوت آن با سیستم های دیگر این است که بجای آن که گاز های داغ خروجی از مولد را بدون استفاده به محیط دهند، از این گاز های داغ خروجی توسط فرایندی برای گرمایش آب استفاده می کنند. اجزای اصلی سیستم chp شامل محرک اصلی و مبدل حرارتی می باشد. انواع محرک های مورد استفاده در این سیستم شامل توربین بخار، توربین گاز، میکروتوربین، پیل سوختی، موتورهای داخلی رفت و برگشتی و موتور استرلینگ می باشد. دلیل روی آوردن به این سیستم ها این است که نیروگاه های بزرگ برای تولید برق و رساندن آن به مشترکان به دلیل طولانی بودن خطوط انتقال برق تلفات زیادی را متحمل می شوند در صورتی که سیستم های تولید پراکنده با تولید برق در محل مصرف این تلفات انتقال را به حداقل می رساند. همچنین در نیروگاه تولید پراکنده به جای استفاده از انرژی برای تولید مصارف گرمایشی از اتلافات خروجی دودکش استفاده می شود که هزینه های سوختی را نیز کاهش می دهد. نظر به اهمیت این سیستم ها و نیاز به توسعه آنها و نیز شناخت بهتر عملکرد آن ها در این پایان نامه، مطالعه یک سیستم chp با مولد میکروتوربین گاز همراه با پیش گرم کن داخلی مدنظر قرار گرفته است. از گرمای خروجی این سیستم برای گرمایش آب استفاده می شود. این سیستم با توان الکتریکی خروجی 36 مگاوات و بخار آب خروجی 60 کیلوگرم بر ثانیه فعالیت می کند. هدف از بررسی سیستم فوق بررسی عمل کرد و بهبود راندمان خروجی سیستم است. سیستم مورد نظر برای بررسی عملکرد توسط برنامه ees مورد آنالیز انرژی و اگزرژی قرار گرفت. پارامتر های ورودی در بررسی عملکرد شامل دما و فشار سیال عامل، دبی سیال عامل و سوخت سیستم، کار مصرفی کمپرسور و کار تولیدی توربین است. همچنین پارامتر های خروجی سیستم شامل راندمان های انرژی، اگزرژی، الکتریکی و حرارتی است. هدف از آنالیز سیستم این بود که پارامتر هایی از سیستم که بر روی راندمان سیستم تاثیرگذار است را بیابیم. نتایج نشان داد دو عامل عمده ای که در عملکرد سیستم تاثیر گذار است شامل نسبت فشار کمپرسور و دمای ورودی توربین است به طوری که افزایش یا کاهش هر کدام از این عوامل تاثیرات متفاوتی بر روی عملکرد سیکل از جمله راندمان انرژی، راندمان اگزرژی، راندمان حرارتی و راندمان الکتریکی سیکل می گذارد. بررسی ها نشان داد افزایش دمای سیال ورودی توربین هر چهار راندمان ذکر شده را افزایش می دهد. همچنین در مورد تغییر در نسبت فشار کمپرسور عملکرد سیکل متفاوت است به گونه ای که با افزایش نسبت فشار کمپرسور راندمان اگزرژی و راندمان حرارتی سیکل افزایش می یابد و با کاهش آن راندمان الکتریکی و راندمان انرژی سیستم افزایش می یابد. تناسب بین این دو عامل موثر در عملکرد سیکل به نیاز ما از سیستم بر می گردد که در خروجی به چه مقدار برق و حرارت نیاز داریم. پس از بررسی عوامل موثر بر عملکرد سیکل، با افزودن چیلر جذبی به ابتدای فرایند برای کاهش دمای هوای ورودی به کمپرسور نتیجه حاصل شد که با کاهش دما تا 10 درجه نسبت به سیستم اصلی راندمان الکتریکی سیستم حدود 4 درصد افزایش پیدا کرد.

با افزایش جمعیت جهان و بهبود الگوی زندگی، به تدریج افزایش مداومی در مصرف انرژی به وجود آمده است. بنابراین یافتن نوعی انرژی ارزان، که نه تنها اثری بر روی گرم شدن کره زمین نداشته باشد، بلکه امنیت انرژی ملی را نیز تهدید نکند، بسیار مهم است. ازین رو انرژی زمین گرمایی نقش بسیار مهمی را می تواند ایفا کند. سیستم های سرمایش و گرمایش ژئوترمال، پمپ های حرارتی زمین گرمایی هستند (ghp)، که گرما را از زیر زمین جمع آوری کرده، به واحد نصب شده در داخل ساختمان منتقل می کنند. همچنین به طور معکوس در تابستان هوای گرم داخل ساختمان به زمین منتقل می شود. این سیستم ها شامل اجزای اصلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور، حلقه های زمینی و شیر انبساط هستند. در این تحقیق، به آنالیز انرژی و اگزرژی و محاسبات اقتصادی سیکل تبرید زمین گرمایی برای گرمایش آب مصرفی ساختمان با استفاده از زمین به عنوان یک منبع انرژی تجدید پذیر، پرداخته شده است. مدل سازی فنی و اقتصادی و بهینه سازی پمپ حرارتی زمین گرمایی با سیکل بسته مبدل زمینی افقی، با نرم افزار ees انجام شده است. میزان تخریب اگزرژی اجزاء سیستم محاسبه و با نتایج کارهای قبلی مقایسه و صحت سنجی شده است که اختلاف کمی در مقادیر مشاهده می شود. بزرگترین منبع ناکارآمدی سیستم از دیدگاه قانون دوم ترمودینامیک کمپرسور است. پس از کمپرسور، شیر انبساط، کندانسور، اواپراتور، لوله کمپرسور به کندانسور، لوله شیرانبساط به اواپراتور، لوله اواپراتور به کمپرسور و لوله کندانسور به شیر انبساط به ترتیب منابع ناکارآمدی سیستم و تخریب اگزرژی هستند. همچنین تأثیر تغییرات دمای آب ورودی به اواپراتور بر ضریب عملکرد (cop) در حالت گرمایش برای چند نمونه مبرد از گروه های مختلف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که r507 و r410a در شرایط مشابه، ضریب عملکرد بهتری نسبت به مبردهای دیگر دارند. در الگوی بهینه سازی انجام شده با نرم افزار ees، تابع هزینه کلی سالیانه به عنوان تابع هدف انتخاب گردیده، متغیرهای طراحی بهینه جهت مینیمم کردن تابع هدف مذکور (مجموع هزینه های اولیه و کارکرد سیستم)، محاسبه شده و نتایج ارائه شده است. سپس تأثیر ظرفیت سیستم، ضریب انتقال حرارتی کلی خاک و دمای آب ورودی به کندانسور بر هزینه کلی سالیانه بررسی شده است. همچنین تغییرات هزینه کلی سالیانه برای چند مبرد از گروه های مختلف و همچنین برای سه منطقه آب و هوایی ایران شامل تهران، یزد و رشت محاسبه و مقایسه شده است.