با افزایش روزافزون مصرف انرژی الکتریکی در جهان، بهینه سازی انرژی در نیروگاه های تولید برق امری اجتناب ناپذیر می باشد. پیش گرمکن هوای ژانگستروم با بازیافت انرژی و پیش گرم کردن هوا، به میزان قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه جویی می کند. بازیاب چرخان یا پیش گرمکن هوا (ژانگستروم)، یکی از مهم ترین مبدل ها جهت بازیابی و بهبود وضعیت انرژی می باشد. ژانگستروم با پیش گرم کردن هوای ورودی به بویلر به منظور بالا بردن بازدهی، در بسیاری از نیروگاه های سراسر جهان به کار می رود. در این تحقیق به منظور بررسی بهبود عملکرد ژانگستروم، مدل عددی انتقال حرارت مورد بررسی قرارگرفته است. مدل ارائه شده سه بعدی است و با توجه به تقارن موجود در هندسه، شامل قسمتی از صفحات انتقال حرارت می باشد. مقایسه نتایج حاصل از حل عددی با نتایج واقعی در حالت پایدار، نشان می دهد که مدل ارائه شده مدل قابل قبولی می باشد. همچنین در تحلیل عملکرد گذرای این مدل، زمان عملکرد ژانگستروم تا رسیدن به شرایط پایدار بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که تطابق زمانی لازم بین قسمت های گرم و سرد برای ایجاد شرایط دینامیکی پایدار وجود دارد. بررسی رابطه بین دمای خروجی هوا و دود و سرعت چرخشی ژانگستروم به صورت منحنی هایی ارائه شده است. در پایان جهت بررسی نقش پروفیل هندسی صفحات انتقال حرارت، تحلیل مشابهی بر یکی از انواع صفحات انتقال حرارت انجام گرفته و با در نظر گرفتن تغییراتی در ضخامت و فاصله بین صفحات پیشنهاداتی ارائه گردیده است.

یکی از پرکاربردترین روش های خلاء سازی در بخش تحقیقات و صنعت، استفاده از اجکتورها می-باشد. علاوه بر مزایایی چون عملکرد ساده اجکتور و در دسترس بودن سیال عامل (معمولا آب)، استفاده از انرژی های با ارزش گرمایی پایین و همچنین انرژی های بلااستفاده، موجب برتری سیستم های سرمایش تبخیری نسبت به سیستم های تبرید تراکمی شده است. در این پایان نامه، با حذف کمپرسور از سیستم های تبرید تراکمی و جایگزینی مجموعه اجکتور، به بررسی عملکرد اجکتور سیستم سرمایش تبخیری پرداخته می شود. به این ترتیب، هزینه های اولیه و جاری ایجاد سرمایش کاهش می یابد. در ابتدا با استفاده از مدل سازی ریاضی و حل یک بعدی معادلات حاکم بر جریان داخل اجکتور، به محاسبه فشار بحرانی کندانسور، تأثیر شرایط مرزی و برخی خواص جریان پرداخته می شود. در ادامه جزئیات بیشتری از جریان و همچنین تأثیر هندسه اجکتور روی ضریب عملکرد سیکل سرمایش، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) محقق می شود. در پایان با مدل سازی پدیده ی چگالش در شیپوره همگرا- واگرا که مشابه نازل اولیه اجکتور است، به بررسی تأثیر شوک چگالش بر خواص جریان گذر صوتی داخل شیپوره مذکور پرداخته می شود. نتایج حاصله از روش های ارائه شده در این پایان نامه در مقایسه با داده های تجربی، از تطابق خوبی برخوردار است. بررسی جریان چگالشی دوفازی، تغییرات چشمگیری را در شرایط خروجی نازل، نسبت به جریان تک فاز نشان می دهد.

دانشگاه صنعتی شاهرود شامل بخش های اداری، آموزشی، فرهنگی، ورزشی و قسمت خوبگاه، کارگاه ها، مهمان سرا و آشپزخانه می باشد، مصرف کنندگان اصلی انرژی در دانشگاه بخش اداری، آموزشی، ورزشی، خوابگاه و آشپزخانه می باشد. براساس اطلاعات به دست آمده از قبوض گاز و برق دانشگاه مصرف انرژی از مهر ماه 1389 تا مهر ماه 1390، 1611541 kwh انرژی الکتریکی و 1778155 m3 گاز طبیعی بوده است. که مبالغی حدود 560337000 ریال برای مصرف برق و 898121000 ریال برای مصرف گاز طبیعی هزینه شده است که نسبت به سال گذشته در همین دوره مصرف برق 12% و مصرف گاز 10% افزایش داشته است. مصرف کنندگان انرژی دانشگاه به طور عمده انرژی را در بخش های مختلف و برای تأمین نیازهای گوناگونی نظیر روشنایی، گرمایش، سرمایش، پخت و پز و سایر مصارف الکتریکی استفاده می شوند. حامل های مورد مصرف در دانشگاه برق، گاز طبیعی و گازوئیل می باشد که برق و گاز طبیعی در تأمین انرژی مصارف اشاره شده و گازوئیل در بخش حمل و نقل بکار گرفته می شود. با توجه به نتایج ممیزی انجام شده مصرف انرژی 45% ساختمان ها داراری برچسب poor ،35% دارای برچسب fair و 20% ساختمان ها دارای برچسب good هستند اما با اقدامات بهینه سازی می توان مصرف انرزی را در تمام ساختمان ها کاهش داد، چرا که ساختمان های مانند سایر ساختمان های عمومی ایران طراحی و ساخته شده اند و در آنها هیچگونه ضوابط فنی شناخته شده برای جلوگیری از اتلاف بی رویه انرژی پیش بینی نشده است و مقررات انرژی در آنها رعایت نمی شود. عوامل مختلفی از جمله استاندارد نبودن ساختمان ها، عدم رعایت مبحث 19 مقررات ملی ساختمان، عدم به کارگیری مصالح و تجهیزات ساختمانی عایق و موثر در کاهش اتلاف انرژی در یک ساختمان و در نهایت عدم فرهنگ سازی در خصوص رعایت مباحث مربوط به کاهش مصرف انرژی، سبب شده که اکثر ساختمان های کشور بزرگترین منبع اتلاف انرژی شوند و فاقد ضوابط فنی شناخته شده برای جلوگیری از اتلاف انرژی باشند. عایق نبودن پنجره ها و جداره های ساختمان، گرمایش و سرمایش ساختمان ها در ساعات تعطیل، روشنایی ساختمان هایی که امکان نورگیری طبیعی دارند و عدم فرهنگ صحیح استفاده از وسایل انرژی بر را نیز می توان از دلایل بیشتر بودن شدت مصرف انرژی ساختمان ها نسبت به مقدار استاندارد نام برد. پس از بررسی کلیه راهکارهای اجرایی برای بهبود سیستم های فعلی دانشگاه می توان گفت از آنجائیکه سیستم مدیریت انرژی در در رده صفر قرار داشته ، با ارائه سیستم جمع آوری، تجزیه و تحلیل و اجرای سیستماتیک اطلاعات انرژی و همچنین سیستم جمع آوری اطلاعات عمده و اساسی تجهیزات انرژی بر توسط دستگاه های اندازه گیری می توان تا حدی بازدهی مصرف انرژی را در ساختمان مربوطه بهینه کرد. عایق کاری سیستم موتور خانه، عایق کاری دیوارهای خارجی، عایق کاری بام ساختمان ها، نصب پروفیل مناسب و شیشه های دوجداره بر روی پنجره ها، کنترل روشنایی ساختمان، استفاده از سنسور حضور برای روشنایی و استفاده از سایه بان برای کولرهای آبی از جمله اقداماتی است که می تواند میزان مصرف انرژی را در دانشگاه کاهش دهد.نصب شیشه ی دوم (به کمک نگاهدارنده) با فاصله ی 1 سانتی متری از شیشه ی اول و استفاده از دیوارهای پوششی که به راحتی بر روی دیوارهای قدیمی نصب می شود و ضریب انتقال حرارت جداره ها را تا 0.5 w/m2.kکاهش می دهد، علاوه بر کاهش هزینه های اولیه مصرف انرژی را تا حد مطلوبی بهینه می کند. با توجه به نرخ های بازگشت سرمایه و درصد صرفه جویی به ازای هر کدام از راهکارها می توان نتیجه گرفت دوجداره کردن پنجره ها در مقایسه با عایقکاری دیوارها تأثیر بیشتری در صرفه جویی انرژی دارد و در مقابل هزینه ی کمتری در پی دارد. اگر از نظر مالی محدودیتی وجود نداشته باشد و عایقکاری دیوارها و دو جداره کردن پنجره ها اجرا شود تا 60% در مصرف انرژی صرفه جویی می شود.

در این پژوهش، امکان سنجی اقتصادی استفاده از توربین انبساطی به جای شیر فشار شکن در ایستگاه های تقلیل فشار گاز شهری به منظور بازیافت بخشی از اگزرژی جریان گاز طبیعی تحت فشار و تولید انرژی الکتریکی، بررسی خواهد شد. گاز طبیعی یکی از مهم ترین سوخت های فسیلی محسوب می گردد و توسط شبکه گسترده لوله کشی به کمک کمپرسور هایی که در حدود 3% تا 5% انرژی شیمیایی گاز را مصرف می نمایند، به اماکن مصرف انتقال می یابد. اما در انتهای مسیر انتقال و به منظور آماده سازی گاز جهتِ استفاده در نیروگاه ها، صـنایع و شهرها، فشار بالای ایجاد شده توسط کمپرسور بوسیله ایستگاههای تقلیل فشـار، به فشاری به مراتب پایین تر کـاهش مـی یابـد. هم اکنون در بیشتر ایستگاه های کشور از شیر فشار شکن (فرآیند ژول- تامسون) برای کاهش فشار استفاده می شود. در این نوع کاهش فشار به دلیل برگشت ناپذیری فرآیند، نوعی اتلاف انرژی به وجود می آید، در صورتی که می توان از انرژی ذخیره شده در گاز طبیعی طی فرآیند آیزنتروپیک استفاده نمود و از هدررفت آن جلوگیری کرد. بدین منظور می توان با استفاده از توربواکسپندر(توربین گازی غیراحتراقی) به جای شیر فشار شکن، علاوه بر دستیابی به کاهش فشار مورد نیاز، از کار محوری ایجاد شده برای تولید برق استفاده نمود. کاهش فشار گاز سبب کاهش دمای گاز و تشکیل هیدرات میشود. کاهش دمای رخ داده در توربواکسپندر بیشتر از شیر فشار شکن میباشد، به همین دلیل استفاده از توربواکسپندر موجب مصرف انرژی گرمایی بیشتری می شود. برای جلوگیری از کاهش دمای بیش از حد و تشکیل هیدرات، جریان گاز قبل از انجام فرآیند انبساط پیش گرم می گردد.

مطالعات قبلی در زمینه انرژی مصرفی در مجموعه دانشگاه شاهرود (پردیس1) نشان دهنده آن است که وضعیت مصرفی انرژی دارای قابلیت هایی برای بهبود است. بدین منظور در پروژه جاری، استفاده از روش هایی در زمینه تولید پراکنده، پتانسیل سنجی استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق و محاسبات فنی و اقتصادی هیبرید انرژی های تجدیدپذیر و همچنین هیبرید انرژی های تجدیدپذیر و فسیلی صورت گرفته است. در این تحقیق از نرم افزار homer، که توسط لابراتوار ملی انرژی های تجدیدپذیر ایالات متحده برای طراحی سیستم های تولید برق کوچک توسعه داده شده است برای کمک به مقایسه تکنولوژی های تولید برق گوناگون استفاده شده است. با برآورد بار الکتریکی و حرارتی دانشگاه از مهر 1389 تا مهر 1390، نیاز الکتریکی و حراراتی دانشگاه مشخص گردید. با توجه به پتانسیل منابع خورشیدی و بادی موجود در شهرستان شاهرود، سیستم های تجدیدپذیر و تجدیدپذیر هیبریدی متناسب با نیازهای دانشگاه مورد مطالعه قرار گرفت، که در نتیجه آن، سیستم بادی متصل به شبکه با بازگشت سرمایه یازده سال و هفت ماه، به عنوان سیستمی کاربردی برآورد شد. همچنین پتانسیل استفاده از میکروتوربین های گازی با قابلیت تولید همزمان و هیبرید آن با انرژی باد برای تأمین بار الکتریکی و حرارتی بررسی شد و در نتیجه آن مشخص شد، در صورت استفاده از برق تولیدی در دانشگاه، سیستم بادی متصل به شبکه با یازده سال و هفت ماه، به عنوان تنها سیستم کاربردی معرفی شد، و در صورت فروش برق تولیدی به مشترک با قدرت بالای 30 کیلووات، سیستم میکروتوربین گازی با قابلیت تولید همزمان و متصل به شبکه با بازگشت سرمایه چهار سال و دو ماه طرحی کاربردی برآورد شد. کلمات کلیدی: تولید پراکنده، سیستم تجدیدپذیر، سیستم هیبریدی، بازگشت سرمایه.

پمپ های آب خنک کننده (cwp) در نیروگاه بخار معمولاً با سرعت ثابت کار می کنند ، این پمپ ها آب سرد را به کندانسور پمپ می کنند. در سیستم خنک کننده یک بارگذر نیروگاه ، از آب دریا برای خنک کردن کندانسور استفاده می شود . در این سیستم آب دریا به کندانسور پمپ می شود و آب گرم به دریا باز می گردد . با توجه به سطح جزر و مد آب دریا، مقدار آبی که پمپ می شود تغییر خواهد کرد . این تغییرات دبی ، باعث تغییر فشار پشت کندانسور و در نتیجه تغییر در نرخ حرارتی (heat rate) سیکل توربین می شود و چون بازده سیکل، تحت تاثیر نرخ حرارتی (heat rate) است، لذا بازده سیکل توربین نیز تغییر خواهد کرد . اگر با استفاده از یک درایو فرکانس متغیر(vfd) ، سرعت پمپهای آب خنک کننده برای حفظ دبی طراحی کنترل شود ، مصرف توان پمپ ها کاهش می یابد (در مقایسه با حالتی که پمپ ها با سرعت ثابت کار می کنند). در این پایان نامه یک روش تئوری برای بهینه سازی کندانسور با به کار گیری درایور فرکانس متغیر (vfd) در سیستم خنک کننده یک بار گذر نیروگاه ، ارائه شده است . توسط درایو فرکانس متغیر (vfd) می توان سرعت پمپ های آب خنک کننده (cwp) را با حفظ دبی طراحی ، کنترل کرد . نتایج شبیه سازی نشان می دهد که توان مصرفی پمپ های آب خنک کننده (cwp) ، در حالتی که از درایو فرکانس متغیر برای کنترل سرعت آن ها استفاده می شود ، تقریباً نصف حالتی است که از درایو استفاده نمی گردد . ولی عیب به کار گیری درایور فرکانس متغیر (vfd) ، ضرری است که در نتیجه افزایش نرخ حرارتی متحمل می شویم . روش ارایه شده به درستی می تواند امکان به کار گیری درایور فرکانس متغیر (vfd) را در پمپ های آب خنک کننده (cwp) نیروگاه ، مورد ارزیابی قرار دهد . در شبیه سازی انجام شده ، ابتدا بار حرارتی(q) ثابت فرض شده و سپس آن را متغیر (منحنی ldc) فرض کردیم .

چکیده: امروزه مصرف سیمان به عنوان یکی از مهم ترین مصالح ساختمانی در سطح وسیعی از جوامع گسترش یافته است. از این لحاظ امروزه میزان مصرف سیمان یکی از شاخص های مهم توسعه یافتگی به ویژه در کشورهای در حال توسعه بشمار می رود. هدف در این پروژه آن است تا فناوری های صنعت سیمان در کنار فناوری سیستم های بازیابی حرارتی به کمک تحلیل انرژی و اگزرژی ارزیابی گردد. در این گفتار، پس از ارائه روش بحث و بسط روابط، شماتیک تولید کلینکر در کارخانه سیمان توضیح داده شده و سپس با استفاده از روابط ذکر شده، به تجزیه و تحلیل انرژی و اگزرژی در هر یک از تجهیزات کارخانه سیمان پرداخته خواهد شد. با استفاده از آنالیز انرژی و اگزرژی، بازده قوانین اول و دوم ترمودینامیک در تجهیزات مختلف بدست آمده و سپس بازده کلی انرژی و اگزرژی کارخانه محاسبه خواهد شد. در ادامه تحلیل حساسیت در تجهیزات مختلف صورت گرفته و با توجه به آن پارامترهای حساس انرژی و اگزرژی در هر یک از تجهیزات بدست خواهد آمد. در ادامه کوشیده تا روند بهبود فناوری های صنعت سیمان به خصوص فناوری سیستم های بازیابی حرارتی را به کمک تحلیل انرژی و اگزرژی ارزیابی نماید. در این بحث با استفاده از گرمای گازهای خروجی دودکش خنک کن و گرمای اتلافی از جداره کوره که پتانسیل بالایی به منظور تولید الکتریسیته دارا می باشد به بازیافت حرارتی پرداخته . برای این منظور با توجه به راندمان حرارتی بالای چرخه بخار با تبخیر ناگهانی و در نظر گرفتن ملاحظات هزینه ای، فناورانه و زیست محیطی، چرخه بخار با تبخیر ناگهانی برای شبیه سازی بازیافت حرارتی از جداره کوره و هوای داغ خروجی از خنک کن در طرح مذکور انتخاب شده است. از محاسبات مربوط به این بخش مشاهده می گردد چرخه مذکور قادر است به میزان kw 6955 از برق مورد نیاز کارخانه را تامین نماید.

توانایی آنالیز پینچ نمایش اطلاعات سیستم با استفاده ار نمودارهای ساده (نمودارهای ترکیبی و جامع ترکیبی) وهدف گذاری سیستم می باشد. و توانایی آنالیز اکسرژی این است که می تواند دلایل عمده ناکارآمدی های ترمودینامیکی فرآیندهای حرارتی و شیمیایی و اصلاحات محتمل را تعیین نماید. با تلفیق توانایی های این دو روش، می توان تمام فرآیندهای سیستم را در یک نمودار نمایش داد. محدودیت آنالیز پینچ این است که تنها جهت فرآیندهای انتقال حرارت کاربرد دارد، نه فرآیندهایی که شامل تغییرات فشار و ترکیبات اجزاء می باشد. جهت غلبه بر این مشکل از نمودار (?-h) استفاده شده است که ? بیان گر تراز انرژی و h مقدار انرژی می باشد. بالانس انرژی و اکسرژی برای کل سیستم را به سادگی توسط این نمودار می توان نمایش داد، در این دیاگرام، توانایی های دو آنالیز پینچ و اکسرژی با یکدیگر ترکیب شده، چون این نمودار کارایی سیستم را نشان می دهد و می توان جهت بهبود یک سیستم هدف گذاری نمود. در هرحال فرآیندها و تجهیزات ناکارا مشخص شده و می توان اصلاحات با پتانسیل واقعی قابل دسترس که با استفاده از تلفات اکسرژی اجتناب پذیر تعیین می شود، انجام داد. آنالیز اکسرژی اجتناب پذیر ماکزیمم پتانسیل بهبود که با توجه به تکنولوژی های موجود و شرایط اقتصادی قابل دسترس می باشد را تعیین می کند. در این گزارش یک نیروگاه بخار mw150 با استفاده از نرم افزار شبیه ساز5 tempo cycle شبیه سازی شده است. و پارامترهای عملیاتی سیستم توسط آنالیز ترکیبی پینچ و اکسرژی اصلاح شده اند، که در نهایت منجر به کاهش 2/2? در مصرف سوخت و افزایش راندمان نیروگاه از 1/35? به 6/36? شد.