نام پژوهشگر: مهدی میرحاج

تحلیل اکسرژی و بهینه سازی هیتر ایستگاه تقلیل فشار گاز طبیعی مجهز به سیستم انرژی خورشیدی
thesis وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی مکانیک 1392
  مهدی میرحاج   سیف الله سعدالدین

چکیده در ورودی شهرها، ایستگاه¬های تقلیل فشار گاز برون شهری (cgs)، فشار بالای گاز طبیعی که توسط خطوط انتقال از پالایشگاه¬ها به شهرها می¬رسد را، از فشاری در حدود psi1000 به حدود psi 250 کاهش می دهند. در این ایستگاه¬ها قسمت¬های مختلفی وجود دارد که قسمت گرم¬کننده گاز (هیتر)، یکی از بخش¬های مهم و حیاتی آن بشمار می-آید. اهمیت هیتر از آن جهت است که، گاز طبیعی در طی فرآیند کاهش فشار توسط شیر انبساط (رگلاتور) ، دچار افت دما می¬گردد، حال اگر این میزان کاهش دما، از دمای هیدراته شدن گاز نیز بیشتر باشد، موجب میعان و حتی یخ زدگی بخار آب موجود در گاز شده و درنتیجه احتمال مسدود شدن مجرای عبور گاز وجود خواهد داشت؛ بنابراین برای جلوگیری از وقوع چنین اتفاقی دمای گاز قبل از کاهش فشار در ایستگاه، باید افزایش یابد. هم اکنون این افزایش دما توسط هیترهایی که از سوخت گاز طبیعی استفاده می¬نمایند، صورت می-پذیرد. نوع هیترهای مورد استفاده در ایستگاه¬های گاز، از نوع گرمکن¬هایی است که گاز در داخل یک سری لوله و آب داغ در اطراف این لوله¬ها به¬صورت یک بستر یکنواخت، با درجه حرارت متعادل قرار می¬گیرد. در حقیقت حرارت به¬صورت غیر مستقیم ابتدا به آب داده می-شود و آب این حرارت را به گاز در حال جریان انتقال می¬دهد. یکی از اصلی ترین معضلات استفاده از این گرمکن¬ها، میزان مصرف بالای سوخت (که گاز طبیعی است)، می باشد. در این تحقیق جهت کاهش مصرف سوخت در این هیترها موارد ذیل بررسی گردید: 1. محاسبه دمای بهینه خروجی از هیتر با استفاده از معادلات حالت درجه 3 2. استفاده از انرژی خورشیدی جهت گرمایش گاز قبل از فرآیند کاهش فشار 3. تحلیل اکسرژی هیتر ایستگاه تقلیل فشار مجهز به سیستم انرژی خورشیدی در این تحقیق ابتدا به شناسائی ایستگاه¬های تقلیل فشار گاز طبیعی و عملکرد آن¬ها پرداخته می¬شود و همانطورکه اشاره گردید در جهت کاهش گاز مصرفی هیتر ایستگاه تقلیل فشار گاز، دمای بهینه گاز خروجی از هیتر، با استفاده از معادلات حالت درجه سه، محاسبه شده است؛ همچنین با مقدمه¬ای بر انرژی خورشیدی، به امکان¬سنجی طراحی سیستم خورشیدی پرداخته شده است و درنهایت آنالیز اکسرژی و انرژی برای هر دو سیستم سنتی و مجهز به انرژی خورشیدی انجام پذیرفته و مقایسه¬ای بین این دو ارائه می¬شود. واژه¬های کلیدی: اکسرژی، ضریب ژول- تامسون، هیتر،گاز طبیعی،انرژی خورشیدی.