امروزه نیروگاه های سیکل ترکیبی با واحد گازی سازی با جدا سازی دی اکسید کربن پیش از احتراق یکی از گزینه های در دسترس، برای تولید برق از زغال سنگ با راندمان بالاتر و کاهش انتشار آلاینده ها هستند. لذا در این مطالعه ضمن بررسی اصول فرآیند گازی سازی، به معرفی تکنولوژی استفاده از گاز بدست آمده از زغال سنگ در یک نیروگاه سیکل ترکیبی با واحد گازی سازی می پردازیم. در ادامه به بررسی عملکرد این نیروگاه (با و بدون جداسازی دی اکسید کربن) تحت تاثیر کیفیت زغال سنگ با مطالعه موردی زغال طبس، برای دو نوع متفاوت واحد گازی سازی می پردازیم. معادلات بقا جرم و انرژی به کمک شبیه سازی در نرم افزار ترموفلو، محاسبه شده اند. مشخص شد که راندمان حرارتی، آلایندگی گاز دی اکسید کربن و قدرت خالص نیروگاه با واحد گازی سازی خوراک گل روان به شدت وابسته به نوع زغال سنگ بوده و کمترین عملکرد را برای زغال سنگ های رتبه پایین با محتوای رطوبت بالا دارد ولی در مورد زغال طبس به علت محتوای رطوبت پایین، میزان راندمان در این نوع واحد گازی سازی قابل مقایسه با زغال های رتبه بالاتر است. ارزش حرارتی گاز سنتزی خیلی پایین تر از ارزش حرارتی گاز طبیعی، که توربین گاز معمولاً طبق آن طراحی می شود است، بنابراین سوخت خیلی بیشتری باید به توربین گاز ارسال شود. مجتمع سیکل ترکیبی با واحد گازی سازی شامل یک بلوک تولید توان و یک بلوک تولیدگاز سنتزی است. چگونگی ادغام و هماهنگی بین این دو بخش تاثیر زیادی روی کارایی نیروگاه خواهد داشت. درجه ادغام بیانگر کسری از هوای مورد نیاز واحد جداسازی هوا است، که از طریق کمپرسور توربین گاز تامین می شود. از طرفی می توان مقداری از نیتروژن بدست آمده از واحد جداسازی هوا را به منظور افزایش توان به محفظه احتراق تزریق کرد. به منظور تحلیل اثرات دو متغیر یاد شده بر روی بهره برداری و عملکرد توربین گاز، نیروگاه سیکل ترکیبی با واحد گازی سازی را در نرم افزار ترموفلو مدل کرده ایم. نتایج حاصل نشان داد که با کاهش درجه ادغام، یعنی کاهش میزان ارسال هوا به واحد جدا سازی هوا از طریق کمپرسور توربین گاز، توان توربین گاز افزایش می یابد. نتیجه نهایی این است که با کاهش درجه ادغام توان خالص بطور کلی افزایش می یابد، اما راندمان خالص نیروگاه سیکل ترکیبی با واحد گازی سازی افت می نماید. علاوه بر این، کاهش درجه ادغام، افزایش نسبت فشار در کمپرسور را ضروری می سازد، که سبب افزایش نرخ فشار، به بالای نرخ فشار طراحی می شود، که منجر به یک کاهش غیر مجاز در حاشیه سرج کمپرسور می شود. این مشکل وقتی نرخ ارسال نیتروژن افزایش می یابد، بحرانی تر می شود. ارسال نیتروژن سبب افزایش عملکرد سیستم می شود، ولی ارسال کامل نیتروژن می تواند فقط در طراحی های با درجه ادغام خیلی بالا پذیرفته شود. مشکل سرج کمپرسور با افزایش حاشیه سرج توسط افزودن چند طبقه به کمپرسور موجود و یا افزایش ظرفیت جریان توربین از طریق ازدیاد سطح عمود بر جهت جریان در نازل ورودی توربین می تواند رفع گردد.

تولید انرژی از احتراق سوخت های فسیلی منجر به انتشار گاز های گلخانه ای می شود که عمدتا از دی اکسید کربن تشکیل شده است. نگرانی عمومی از تولید این گازها که اثرات زیست محیطی مخربی دارد منجر به تصویب آیین نامه ها، قوانین بین المللی و داخلی فراوانی از سوی کشور ها شده است که از جمله به مشهورترین آنها، پروتکل کیوتو می توان اشاره کرد. با وجود اینکه انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از فعالیت های تولید برق با استفاده از انرژی هسته ای و منابع تجدید پذیر انرژی کاهش می یابد ولی تا زمانی که این منابع نیاز انرژی انسان را تامین کنند مهمترین منبع انرژی برای تولید برق سوخت های فسیلی هستند. در حال حاضر مهمترین منابع انتشار این گازها در جو، نیروگاه ها هستند. از اینرو تحقیقات گسترده ای برای طراحی نیروگاه های جدید که قابلیت بازیافت (جمع آوری و ذخیره سازی) دی اکسید کربن را داشته باشند صورت می گیرد. میزان انتشار دی اکسید کربن از نیروگاه ها در مقایسه با سایر آلاینده ها بسیار قابل توجه است. برای کاهش انتشار دی اکسید کربن روش های مختلفی وجود دارد که از آن جمله، بهینه سازی مصرف انرژی با افزایش راندمان سیکل ها، استفاده از انرژی های نو و تجدید پذیر و بازیابی دی اکسید کربن (جمع آوری، جداسازی و ذخیره سازی دی اکسید کربن) را می توان نام برد. روش بازیابی دی اکسید کربن خود شامل روش های زیر می باشد. 1. جمع آوری دی اکسید کربن بعد از احتراق 2. جمع آوری دی اکسید کربن قبل از احتراق 3. جمع آوری دی اکسید کربن با استفاده از روش احتراق اکسیژن-سوخت مطالعات گوناگون در سراسر جهان نشان داده است که روش احتراق اکسیژن-سوخت یکی از روش های مناسب بازسازی نیروگاه های موجود برای بازیابی دی اکسید کربن می باشد و از لحاظ فنی و اقتصادی از توجیه مناسبی برخوردار است. بویلرهای متداول، از هوا برای احتراق سوخت استفاده می کنند بطوریکه نیتروژن هوا (با درصد حجمی79%)، غلظت دی اکسید کربن در جریان گاز را کاهش می دهد. در احتراق اکسیژن-سوخت، ترکیبی از اکسیژن با خلوصی بیشتر از 95% و جریان دود برگشتی برای احتراق سوخت بکار میرود که گاز حاصل اساسا از بخار آب و دی اکسید کربن تشکیل شده است که جداسازی دی اکسید کربن از این جریان بسیار آسان تر می باشد و خلوص دی اکسید کربن بازیافت شده را افزایش می دهد. در این پژوهش سیکل دارای بازیافت دی اکسید کربن به روش احتراق اکسیژن-سوخت با نرم افزار مدلسازی فرایند های نیروگاهی مدل شده است. برای داشتن مبنایی برای مقایسه با نتایج سیکل جدید، نیروگاه سیکل ترکیبی کازرون به عنوان نیروگاه مرجع مدلسازی و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شده است. با توجه به نتایج این دو مدل، راندمان ناخالص سیکل احتراق اکسیژن-سوخت از سیکل مرجع بیشتر می باشد (62 درصد در مقایسه با 03/49 درصد) ولی راندمان خالص آن کمتر است (85/41 درصد در مقایسه با 92/47 درصد) که این بدلیل مصرف انرژی بالا در اجزای جدید نیروگاه مانند واحد جداسازی اکسیژن هوا و واحد جداسازی و ذخیره سازی دی اکسید کربن در روش احتراق اکسیژن-سوخت می باشد. در این مدل دی اکسید کربن با خلوص 84/96 درصد با فشار 20 بار بازیافت شد و انتشار آلاینده های دیگر بویژه nox بدلیل جداسازی نیتروژن در فرایند تولید اکسیژن به میزان 7/4289 تن در سال کاهش یافت. بر اساس ارزیابی اقتصادی انجام شده، بدلیل هزینه های اجتماعی ناشی از انتشار گاز های گلخانه ای و درآمد ناشی از کاربرد دی اکسید کربن بازیافت شده در صنایع دیگر از جمله نفت وگاز برای تزریق در چاهای استخراج نفت وگاز برای افزایش استحصال، این طرح دارای توجیه پذیری اقتصادی بالایی است. روند توسعه روزافزون فناوری احتراق اکسیژن-سوخت در کشورهای دیگر نشان دهنده پتانسیل قابل توجه این فناوری در حل مشکلات ناشی از استفاده از سوختهای فسیلی در تولید برق می باشد. این پژوهش اولین بررسی بکارگیری این فناوری در بخش نیروگاهی کشور ایران است. در کشور ما نیز چنین سرفصلی بایستی مورد توجه متولیان ذیربط قرار گیرد. هدف نهایی از توسعه این فناوری ساخت نیروگاه هایی با راندمان بالای 60 درصد و آلایندگی صفر است.

افزایش آگاهی از محدودیت منابع انرژی و منطق اقتصادی و توسعه فناوری در دنیا سبب شده است که بسیاری از دولت ها در مورد سیاست های خود در استفاده از انرژی، تجدید نظر نموده و از هدر رفتن انرژی بطور جدی جلوگیری نمایند. این امر همچنین باعث شده است که جوامع علمی توجه خود را به روش های بازیافت انرژی معطوف و روش های تازه ای جهت استفاده بهتر از منابع محدود انرژی های موجود ارائه نمایند. بررسی قانون دوم ترمودینامیک در سیستم های حرارتی و انرژی از اهمیت بسزایی برخوردار است. در گذشته مرسوم بوده است که سیستم های حرارتی فقط از لحاظ قانون اول ترمودینامیک مورد ارزیابی و تحلیل قرار می گرفتند ولی همانطور که می دانیم قانون اول ترمودینامیک در حقیقت قانون بقای انرژی بوده و در طی این تحلیل فقط کمیت انرژی مورد بحث قرار می گیرد و از کیفیت انرژی که در حقیقت پارامتری است که در طی فرآیند های ترمودینامیکی از بین می رود، بحثی به میان نمی آید. در این پایان نامه به بررسی پتانیسل های بازیافت انرژی از کارخانه سیمان ارومیه و طراحی مناسب ترین سیستم بازیافت با شرایط کارخانه سیمان پرداخته شده است.روش کار به این صورت است که ابتدا با انجام آنالیز های انرژی و اگزرژی بر روی فرآیند تولید سیمان، پتانسیل های بازیافت انرژی از نقاط مختلف محاسبه شده است و بر اساس این محاسبات، سیستم بازیافت انرژی برای تولید الکتریسیته را طراحی می شود. با مکاتبه با صاحبان این تکنولوژی سیکل های مختلف بازیافت حرارت بررسی شده است و مناسب ترین سیکل که با شرایط کارخانه سیمان ارومیه همخوانی داشته باشد بکمک مدلسازی در نرم افزار ترموفلو انتخاب می شود. در این پروژه میزان کاهش تولید دی اکسید کربن براساس پیاده سازی سیستم بازیافت انرژی محاسبه شده است و در نهایت عایدی پروژه با توجه به مقررات مکانسیم توسعه پاک محاسبه شده است.در قسمت آخر پروژه، برای تحلیل اقتصادی پروژه چهار سناریو بر اساس دو نرخ فروش برق( یکی نرخ مصوب فروش برق انرژی های پاک و دیگری نرخ مصوب پایه فروش برق در سیستم های مولد مقیاس کوچک) و دو حالت با در نظر گرفتن درآمد حاصل از مکانیزم توسعه پاک و بدون در نظر گرفتن آن انجام شد.

در این پایانامه، عملکرد سالیانه یک سیستم سرمایش خورشیدی بر پایه جذب سطحی مورد بررسی قرار گرفت. پس از مرور نمودن فناوری های موجود سرمایش خورشیدی، به بررسی چرخه های متداول ترمودینامیکی (چرخه ابتدایی، چرخه با بازیافت حرارت و چرخه با بازیافت جرم و حرارت) سیستم سرمایشی جذب سطحی با جفت های عامل سیلیکاژل/آب، زئولیت/آب و کربن فعال شده آب پرداخته شد و اثرات پارامترهایی چون دمای کندانسور، اواپراتور و احیاء بر روی ضریب عملکرد سیستم شناسایی گشت که نتایج نشان از کارایی بالاتر جفت سیلیکاژل/آب در دمای احیاء پایین (60-80?) و دمای کندانسور کمتر از 35? داشته است. در ادامه به منظور شبیه سازی عملکرد سالیانه سیستم سرمایش خورشیدی، پارامترهای هواشناسی مرتبط چون میزان تابش سراسری بر سطح افق، تابش مستقیم و پراکنده و تابش لحظه ای برای شهر تهران محاسبه و برای زوایای مختلف کلکتور، میزان تابش رسیده و زاویه بهینه برای بیشترین جذب حرارتی در ماه های مختلف محاسبه گشته است و سه زاویه 20، 35 و50 درجه برای نصب کلکتور در ماه های مختلف سال پیشنهاد گشت. برای مدل ساختمان، از یکی از ساختمان های دانشگاه صنعت آب و برق با اعمال برخی تغییرات استفاده شده و برای ساختمان مذکور، بارهای حرارتی و برودتی طراحی و میزان نیاز انرژی حرارتی بصورت ساعتی (8760 ساعت) محاسبه گشته است. در ادامه به طراحی سیستم سرمایش خورشیدی با هدف قرار دادن کاهشی معین (47%) در مصرف انرژی اولیه ساختمان پرداخته و برای دستیابی به این منظور میزان کسر خورشیدی و مساحت کلکتور مورد نیاز صفحه تخت بدست آمده است که نتایج حاکی از صرفه جویی kwh/year 49231 با استفاده از m2100 کلکتور صفحه تخت و کسر خورشیدی میانگین سالیانه 62% داشته است. همچنین دمای نقاط مختلف چرخه خورشیدی همچون دمای سیال خروجی از کلکتور، خروج از مبدل حرارتی و بالای و پایین منبع ذخیره برای دو نوع کلکتور صفحه تخت و لوله خلائی بررسی گشت که نتایج نشان از عملکرد مناسب کلکتور صفحه تخت برای تحریک سیستم سرمایشی جذب سطحی داشته است. در نهایت به بررسی اقتصادی طرح پرداخته و نشان دادیم ارزش آتی هزینه برای طرح خورشیدی، پس از حدود 10 سال با طرح سرمایش سنتی (تراکمی) برابر و دوره بازگشت سرمایه حدود 13 سال خواهد گشت.

همانطور که مشخص است در حال حاضر به علت قیمت بالای سوخت مصرفی نیروگاه های فسیلی و آلودگی های زیست محیطی ناشی از این نیروگاه ها، نیروگاه های با انرژی تجدیدپذیر مد نظر می باشد. از جمله انرژی های تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی می باشد. اما مشکل انرژی خورشیدی در دسترس نبودن خورشیدی در پاره ای از اوقات روز و در طول شب می باشد که این موجب نوسانی شدن قدرت خروجی می شود. لذا در این تحقیق با بررسی انواع سیستم های ذحیره ساز، مناسب ترین نوع آن برای یک نیروگاه خورشیدی در موقعیت نیروگاه خورشیدی یزد و با قدرت خروجی 17 مگاوات انتخاب شده است، سپس محاسبات مربوط به آن، شامل: محاسبه ی میزان تابش جذب شده در مزرعه، افت های اپتیکی و حرارتی در مزرعه، میزان انرژی خاص جذب شده توسط سیال انتقال حرارت، محاسبات سیستم ذخیره سازی و دبی های شارژ و دشارژ، محاسبات مبدل های حرارتی (مبدل روغن-آب و روغن-نمک) و محاسبه قدرت خروجی کل انجام شده است؛ در ادامه یک کد شبیه سازی برای آنالیز قدرت خروجی نیروگاه خورشیدی با سیستم ذخیره سازی و بدون آن نوشته شده است. در اینجا نتایج در دوازده روز با شرایط مختلف آب و هوایی؛ کاملا آفتابی، در صبح ابری و در عصر ابری آنالیز و با شرایط بدون سیستم ذخیره سازی مقایسه شده است. نتیجه این بررسی مطلوب بودن سیستم ذخیره سازی را تایید می کند. این کد شبیه سازی با نرم فزار مطلب نوشته شده است و از اطلاعات پایه نیروگاه خورشیدی یزد استفاده شده است. در نهایت آنالیز اقتصادی با منظور مقایسه کلی نیروگاه در حالت با ذخیره سازی و بدون ذخیره سازی انجام شده که بیانگر کاهش قیمت برق بیش از بیست درصد برای کیلووات تولیدی در حالت استفاده از سیستم ذخیره سازی می-باشد.

عملکرد نیروگاه های خورشیدی سهموی خطی طی 25 سال اخیر ثابت کرده است که این تکنولوژی یک راه چاره عالی برای صنعت برق تجارتی می باشد. در مقایسه با نیروگاه های مرسوم، نیروگاه های خورشیدی سهموی خطی به طور قابل توجهی سطح کمتری از دی اکسیدکربن تولید می کنند، اگرچه برای رساندن قیمت نیروگاه های متمرکز کننده ی خورشیدی به یک سطح قابل رقابت با نیروگاه های مرسوم تحقیقات زیادی نیاز است. برای کاهش قیمت زمینه هایی پیشنهاد شده است که عبارتند از: بهبود راندمان ترمودینامیکی، تلفیق با نیروگاه های سیکل ترکیبی، افزودن واحد ذخیره انرژی حرارتی، مشوق های مالی، واحدهایی با مقیاس بزرگتر و تولید انبوه تجهیزات. طراحی بهینه، شبیه سازی عملکرد و آنالیز هزینه ی نیروگاه های سهموی خطی برای اجرای موفقیت آمیز این تکنولوژی ضروری هستند. برای طراحی بهینه سیستم های خورشیدی سهموی خطی از منظر اگزرژی، کاری که موضوع این تحقیق است، به یک شبیه سازی از مزرعه خورشیدی با در نظر گرفتن جزئیات و با قابلیت آنالیز اجزاء نیروگاه نیاز است، کاری که در این تحقیق صورت پذیرفته است. اطلاعات تفصیلی درباره ی دیتاهای تابش خورشیدی در هر موقعیت برای طراحی و ارزیابی اقتصادی نیروگاه خورشیدی سهموی خطی ضروری است. با وجود داده های ماهواره ای برای شدت تابش خورشیدی در منطقه نیروگاه شهر یزد، باز هم نیاز به مدل هایی برای بررسی صحت این داده ها می باشد. از این رو در ابتدا با بررسی روابط مربوط به مدت تابش، شدت و زاویه تابش خورشید به محاسبه ی شدت تابش برای منطقه ی مورد نظر و مقایسه با نتایج ماهواره ای می پردازیم و از نتایج این مقایسه مناسبترین مدل برای محاسبه ی شدت تابش مستقیم خورشید معرفی گردیده است. با استفاده از آنالیز اگزرژی سالانه کلکتور خورشیدی و محاسبه ی اگزرژی بدست آمده سالانه برای قطرهای مختلف لوله ی جاذب، قطری که بیشترین راندمان اگزرژی را در قبال کمترین هزینه دارا باشد بعنوان قطر بهینه برگزیده خواهد شد. قطر بهینه جاذب برای نیروگاه در نظر گرفته شده در شهر یزد در محدوده ی 70 میلیمتر است. ضمنا قطر 70 میلیمتر برای کلکتورهای خورشیدی سهموی خطی تجاری سازی شده است. در ادامه با مشخص بودن نوع کلکتور و تعداد کلکتور در هر ردیف(که از نرم افزار سایزینگ بدست می آید) تعداد ردیف های بهینه یا به بیان دیگر سایز بهینه مزرعه بدست آمده است. این اقتصادی ترین سایز مزرعه است که هزینه ی تولید برق را برای نیروگاه با ظرفیت و امکانات موجود به کمترین مقدار ممکن می رساند.

در این پژوهش به امکان سنجی و طراحی سیستم بازیافت انرژی از دود خروجی زباله سوزهای بیمارستانی پرداخته شده است.به عنوان اولین گام برای تولید انرژی از زباله های بیمارستانی، با دانستن ترکیب اجزای پسماندها، برخی از خصوصیات مهم مانند درصد رطوبت، ارزش حرارتی، فرمول بسته شیمیایی و دانسیته تخمین زده شده است. در ادامه، اجزای یک نیروگاه زباله سوز معرفی شده و با تعیین معادلات احتراق برای زباله به عنوان سوخت، نسبت هوا به سوخت، دبی هوای ورودی برای احتراق و راندمان بویلر به عنوان یکی از اصلی ترین اجزای نیروگاه زباله سوز مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله ی بعد، با محاسبه ی راندمان کل نیروگاه زباله سوز، مقدار انرژی خروجی از سوختن زباله های بیمارستانی برای یک بیمارستان نمونه، محاسبه شده است. در این پژوهش در ابتدا تمام مراحل ذکر شده برای بیمارستان 60 تختخوابی پارسا انجام شده و میزان قدرت تولیدی از زباله های بیمارستان پارسا با فرض اجرای نیروگاه زباله سوز برای این بیمارستان محاسبه شده و با مقدار واقعی برق مصرفی بیمارستان مقایسه شده است. به عنوان مقایسه ای دیگر در زمینه ی تاثیر میزان دبی ورودی زباله بر قدرت خروجی از نیروگاه، تمام مراحل ذکر شده برای بیمارستان 600 تختخوابی بعثت و در نهایت برای کل زباله های بیمارستانی شهر تهران نیز انجام شده است. در انتها، میزان کاهش تولید کربن دیوکسید با بکارگیری سیستم بازیافت حرارت با در نظر گرفتن مکانیزم توسعه پاک محاسبه شده است .

امروزه استفاده از انرژی با توجه به رشد روزافزون صنایع انرژی بر در زمینه های مختلف و نیز افزایش جمعیت یکی از دغدغه های جدی بشر شده است. مدیریت و اصول بهینه سازی انرژی در استفاده از سوخت های فسیلی پرکاربرد گذشته مانند گاز، نفت، گازوئیل و بنزین و ... هرچند که امروزه به صورت جدی پیگیری می شود و حتی منجر به ایجاد رشته های مختلف دانشگاهی نیز شده است ولی به تنهایی کافی نمی باشد. منابع سوخت های فسیلی که طی سالیان دراز تشکیل شده اند امروزه به سرعت در حال مصرف شدن می باشند و با توجه به برآوردهای مهندسی در سال های نه چندان دور رو به اتمام می-باشند. دلایل فوق الذکر همگی تمایل به سوی کاربرد انرژی های تجدیدپذیر و نو می باشند. انرژی هایی که با توجه به موقعیت جغرافیایی هر منطقه امکان استفاده از انواع مختلف آ ن ها وجود دارد. ایران یکی از مناطقی است که با توجه به تنوع شرایط اقلیمی و جغرافیایی مختلف توانایی به کارگیری انرژی های خورشیدی، بادی، ژئوترمال، جزر و مد و ... را دارد. قرارگیری ایران در کمربند انرژی تابشی خورشید ظرفیت خوبی برای به کارگیری و استفاده از این انرژی خدادادی است. علاوه بر این استفاده از انرژی خورشیدی به علت استفاده کمتر از انرژی های فسیلی مسائل استراتژیک و سیاسی و اقتصادی کلان نیز بر درجه اهمیت این امر می افزاید. انرژی هایی که با کسب دانش و فناوری های نسبتا ساده و پرکاربرد آنها زمینه-های ارزشمندی هم چون عدم وابستگی به صادرات و واردات انرژی، اشتغال زایی، خودکفایی اقتصادی، زایل شدن دغدغه-هایی چون تحریم انرژی و ... را به ارمغان می آورد. در ایران کار بر روی سیستم های فوتوولتائیک حرارتی به صورت پروژه های عملی در حد تعریف پروژه های دانشگاهی در چند مورد انجام شده است ولی هنوز یک منبع علمی و قابل استناد معتبر وجود ندارد. یکی از مسائل و مشکلاتی که در این امر وجود دارد وجود اختلاف نظراتی است که در بین دانشمندان پیشگام که اقدام به طراحی، سایزینگ، ساخت، آزمایش و نظریه پردازی کرده اند. به همین منظور تعریف پروژه مذکور و مطالعه منابع معتبر علمی اعم از کتب، مقالات و سایت های معتبر در دست کار قرار گرفت تا بتوان به یک منبع معتبر علمی و مورد قبول برای طراحی، ساخت و سایزینگ این سیستم ها دسترسی داشت. در پروژه انجام شده یک واحد مسکونی انتخاب شده و سیستم فوتوولتائیک حرارتی برای آن طراحی و سایزینگ شده است و نتایج در قالب نمودار و جداول در بخش های مختلف آورده شده است. روند پروژه به صورت طبقه بندی شده و به تفکیک برای جلوگیری از هرگونه سر در گمی و ایجاد شبهه توضیح داده شده است.

یکی از کلیدی ترین پارامترهای موجود در محاسبات طراحی بویلرها که ارتباط تنگاتنگی با انتقال حرارت، سیرکولاسیون، روابط ترموهیدرولیکی و... دارد، افت فشار در لوله ها و اجزای مختلف بویلر می باشد. اخیراً برای بهبود انتقال حرارت و عملیات سیرکولاسیون، استفاده از لوله های خان دار بجای لوله های صاف در واتروال های بویلرهای نیروگاهی مورد توجه قرار گرفته است؛ اما نکته منفی این لوله ها افزایش افت فشار در آنهاست که اهمیت بررسی این پارامتر کلیدی را بیش از پیش روشن می سازد. در این پایان نامه تلاش شده است این پارامتر برای لوله های صاف و خان دار مورد بررسی قرار بگیرد اما این امر نیازمند اشراف کامل بر اجزای بویلرهای نیروگاهی، الگوهای جریان در لوله های بویلر، مدل ها و معادلات افت فشار حاکم بر هر الگو و جریان، قیود مهم حاکم بر محاسبات و ... می باشد. در این پایان نامه ضمن بررسی تاثیر تغییر پارامترهای مختلف بر افت فشار در لوله های صاف و خان دار برای یک نیروگاه مرجع (تعداد لوله های داون کامر، سرعت جریان در لوله های واتروال و قطر لوله های واتروال)، میزان بهینه این پارامترها برای داشتن سیرکولاسیون طبیعی معرفی (تعداد لوله های داون کامر برابر 6، سرعت جریان و قطر لوله های واتروال به ترتیب برابر 98/0 متر بر ثانیه و 115 میلیمتر) و بر اساس آنها ارتفاع درام برای ارضای هد در دسترس محاسبه شد. در پایان نتایج این بررسی با اطلاعات نیروگاه شازند اراک اعتبار سنجی شد که نتایج نشان داد استفاده از لوله های خان دار، هد موجود برای سیرکولاسیون طبیعی را از 35 متر در حالت عادی به 60 متر افزایش می دهد. با تغییر سرعت جریان داخل لوله های واتروال و فلاکس جرمی که از پارامترهای تأثیرگذار بر روی افت فشار در درام می باشند، افت فشار اصطکاکی از 28% به 39% افزایش و افت فشار گرانشی از 67% به57% کاهش یافت.

امروزه با توجه به رو به اتمام بودن سوخت های فسیلی و آلودگی های ناشی از آن ها، کاربرد انرژی های خورشیدی در صنایع مختلف و مخصوصاً در نیروگاه ها بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این کاربردها، نیروگاه خورشیدی است. از میان نیروگاه های خورشیدی، سیکل ترکیبی خورشیدی یکپارچه یکی از پربازده ترین نیروگاه ها می باشد. در این سیکل تلفیقی، ممکن است بخش خورشیدی در طول روز چندین بار خاموش و روشن شود؛ چراکه شدت تابش خورشیدی در طول شبانه روز و در فصل های مختلف سال تغییر می کند. لذا مولد بخار خورشیدی که ارتباط بین بخش خورشیدی و بویلر بازیاب سیکل ترکیبی را برقرار می کند، مدام تحت شرایط گذرا قرار می گیرد. از این رو زمان شروع به کار واحد، یک عامل حیاتی در طراحی مولد بخار خورشیدی بوده و مستقیماً روی بازدهی و عملکرد کل نیروگاه خورشیدی تأثیرگذار می باشد. همچنین، اطلاعات حالت گذرا علاوه بر حصول اطمینان و بازدهی بیش تر عملیات، برای کنترل فرآیند و یا تأثیر تنش های حرارتی در اجزای مختلف مولد بخار نیز مورد نیاز می باشد. در این مطالعه برای شبیه سازی حالت گذرای مولد بخار خورشیدی، یک واحد از آن که شامل یک پیش گرم کن و یک اواپراتور می باشد در نظر گرفته شده است. پیش گرم کن و اواپراتور از نوع مبدل های حرارتی پوسته و لوله بوده که پس از تحلیل ترمودینامیکی سیکل مربوطه، طراحی هر یک از آن ها به صورت بهینه انجام می شود. در نهایت شبیه سازی حالت گذرا در شرایط مختلف شروع به کار (سرد، گرم و داغ) به روش عددی و با استفاده از مدل پارامترهای فشرده انجام می شود.

هدف از مسأله ذخیره سازی انرژی سرمایشی یافتن راهی برای کاهش مصرف انرژی الکتریکی، کاهش هزینه ها و نهایتاً انتقال مصرف بار از ساعات پیک به ساعات غیرپیک است، به گونه ای که با این کار نه تنها از بار اقتصادی محل مورد بررسی کاسته می شود، به سیستم برق رسانی ( شبکه توزیع و انتقال برق) نیز کمک می شود. همچنین به دلیل بهبود موارد فوق مصرف سوخت های فسیلی کاهش یافته و متعاقباً از شدت آلودگی هوا و میزان انتشار گازهای آلوده نیز کاسته می شود. در این پایان نامه نصب یک سیستم ذخیره سرمایشی برای شرکت مشاوره موننکو واقع در شهر تهران مورد بررسی قرار گرفته است. برای ذخیره سرمایش در ساختمان از روش ها و مواد واسطه گوناگونی استفاده می شود؛ همچون یخ، آب و انواع مواد تغییر فاز دهنده که آب و یخ از همه متداول تر هستند. در حالت کلی ذخیره انرژی سرمایشی، به عنوان استراتژی مدیریت بار بررسی می شود که برای کاربردهای خاص مناسب است. اما استفاده از این روش به علت هزینه بالای سرمایه گذاری اولیه تانک ذخیره، ممکن است به صرفه نباشد، که بایستی به طور کامل هزینه های سرمایه گذاری اولیه و هزینه سالانه مصرف انرژی الکتریکی در روش های مختلف بررسی شود. به منظور بررسی سیستم ذخیره سرمایشی، ساختمان موننکو در نرم افزار carrier شبیه سازی شده و بار سرمایی و سایر پارامترهای مربوط به این مقوله به دست آمد، سپس با بررسی بار سرمایی و مواد واسطه گوناگون و بررسی روش های مختلف ذخیره سازی؛ بهترین ماده واسطه و به صرفه ترین روش در این زمینه انتخاب شد. کلمات کلیدی: ذخیره انرژی سرمایشی، تحلیل اقتصادی، بار پیک، مصرف انرژی

در این پژوهش دستگاه بیوماس سوز self powered طراحی گردیده است. روند انجام کار بدین صورت بوده است که نخست ارزش حرارتی سوخت مصرفی تعیین و در گام دوم دمای احتراق و آنالیزهای مربوط به محصولات احتراق صورت گرفته و درنتیجه ترکیب محصولات احتراق (آنالیز دود خروجی) مشخص گردیده است. در گام سوم با فرض اینکه تلفات حرارتی از کوره به بیرون تقریبا صفر باشد دمای شعله تعیین شده است. در گام چهارم محاسبات مربوط به بویلر انجام گرفته است. گام پنجم برای محاسبه توان سیکل بخار برداشته شده و پس از طراحی سیستم بیوماس سوز، به طراحی سیستم تولید توان ترموفوتوولتاییک پردخته شده است. در طراحی سیستم تولید توان ترموفوتوولتاییک با توجه به دمای تولیدی در کوره بیوماس، نوع امیتر مورد نیاز که توانایی عملکرد مطلوب و مورد نظر در محدوده دمایی تولیدی برای ایجاد باندگپ مورد نیاز را دارد مشخص گردیده و درنتیجه خصوصیات تابشی، عملکردی و فیزیکی امیتر تعیین شده است. هر امیتر با توجه به خصوصیات فیزیکی خود در محدوده‏ای خاص تابش خواهد داشت. سپس میزان انرژی تابیده شده از امیتر بدست آورده شده است. با توجه به این مطلب که این میزان انرژی تولیدی تماما قابل تبدیل به انرژی الکتریکی نخواهد بود و تمام طیف‏های ارسالی از امیتر برای تولید انرژی توسط سلول مناسب نیستند، نیاز به پالایش و فیلتر کردن طیف‏های ارسالی از امیتر بوده و باید از عبور و رسیدن طیف‏های نوری زائد به سلول‏ها ممانعت گردد. سپس طیف انرژی تشعشعی مفیدی که که به سلول‏ها رسیده و قابلیت تبدیل به انرژی الکتریکی را دارد، اندازه گیری و محاسبه گردیده است. در ادامه میزان انرژی تولیدی با توجه به نوع سلول فوتوولتاییک بکار گرفته شده تعیین و در نهایت حداکثر میزان انرژی الکتریکی قابل تولید معین شده و درنتیجه با توجه به میزان انرژی مصرفی سیستم و انرژی تولیدی سیستم ترموفوتوولتاییک، میزان سطح لازم برای اختصاص به بخش‏های سیستم تولید توان فوتوولتاییک مشخص گردیده و درنتیجه سیستم بیوماس سوز، به یک سیستم self powered تبدیل شده است.

در این تحقیق تلاش گردیده است تا به کاربرد های لیزر در سوراخ کاری سلول ها و بهره برداری از روش هایی همچون روش پرتاب لیزری اتصال الکتریکی (lfc) در فرآیند تولید سلول های فتوولتاییک پرداخته، این روش ها را با نرم افزار مرتبط شبیه سازی کرده، و تاثیرات مکانیکی لیزر بر روی سلول ها توسط نرم افزار مربوطه مورد بررسی قرار گیرد. یکی از روش هایی که می توان برای بهینه سازی این فرایند استفاده کرد، استفاده از روش المان محدود توسط نرم افزارهای آباکوس و انسیس می باشد. در این پروژه در مرحله اول توسط نرم افزار انسیس پارامترهای لیزر همانند مقدار انرژی تابشی لیزر و قطر لیزر را تغییر داده و توسط نرم افزار انسیس تنش ایجاد شده در دیواره داخلی سوراخ ایجاد شده ناشی از تابش لیزر، در هریک از حالات آن بدست می آید. در مرحله بعد در نرم افزار آباکوس و با استفاده از روش xfem که روشی جدید تر نسبت به روش المان محدود fem می باشد، مقادیر مختلف تنش های وارد در مرحله سوراخکاری بر روی سلول های فتوولتاییک اعم از سلول فتوولتاییک تک کریستالی با خواص همسانگرد و سلول فتوولتاییک چند کریستالی با خواص غیرهمسانگرد، جهت ایجاد اتصالات الکتریکی مناسب بر روی آن را شبیه سازی کرد. سپس با استفاده از مقدار ماکزیمم تنش های اصلی وارد بر آن و مقایسه آن با مقداری که موجب ترک برداشتن سلول و در نتیجه شکست می شود، حداکثر مقدار تنشی که می توان برای سوراخکاری سلول وارد کرد را بدست آورد.

پیشرفت های حاصل شده در زمینه ی کندانسورهای هواخنک منجر به استفاده از کندانسورهای هواخنک تک ردیفه شده است. دسته لوله های این کندانسور از یک ردیف لوله ی تخت فولادی با پره های آلومینیمی تشکیل شده است. در یک دیدگاه کلی می توان فرآیند تقطیر در کندانسورهای هواخنک را به دو بخش جریان سمت هوا و جریان سمت بخار تقسیم کرد. جریان هوای اجباری ایجاد شده توسط فن موجب افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی روی پره ها می شود و بدین ترتیب جریان بخار داخل لوله تقطیر می گردد. در این مطالعه جریان دوفاز آب-بخار و فرآیند تقطیر داخل لوله به صورت عددی شبیه سازی می شوند. برای جریان سمت هوا از روابط تجربی استفاده شده و شبیه سازی عددی برای جریان داخل تیوب به صورت دوبعدی و برای لوله ای با قطر هیدرولیکی معادل تیوب های کندانسور انجام می شود. اثر شرایط سمت هوا و همچنین سرعت جریان بخار ورودی بر روی پارامترهای تقطیر مورد بررسی قرار گرفته است. اختلاف میان نتایج به دست آمده از حل عددی با نتایج حاصل از روابط تجربی موجود حدود 14-10 درصد است. حل عددی با استفاده از نرم افزار fluent انجام شده است. تقطیر بخار به صورت یک فرآیند انتقال جرم از فاز بخار به فاز مایع در نظر گرفته شده که با استفاده از توابع udf تعریف می شود.