تولید همزمان برق، حرارت و سرما CHP & CCHP
معرفی فناوری های تولید همزمان برق و حرارت درسه دهه اخیر پس از افزایش عمده بهای سوخت، اهمیت بحث سوخت جایگزین ، افزایش کارآیی انرژی و کاهش آلودگی زیست محیطی، تمایل به استفاده از فنآوریهای جدید از جمله تولید همزمان برق و حرارت CHP(combined heat and power) افزایش یافته است. در روشهای معمول برای تامین نیازهای الکتریکی و حرارتی، الکتریسته ازشبکه توزیع سراسری و حرارت بوسیله سوزاندن سوخت در بویلر ها و تجهیزات گرمازا به روش تولید جداگانه تامین میگردد . در این روش انرژی قابل توجهی به گونه ای متفاوت از طریق گازهای داغ خروجی دودکش ،برجهای خنک کن ، کندانسورها ، خنک کننده ها در موتورهای احتراق داخلی و همچنین تلفات توزیع و انتقال الکتریسیته درشبکه سراسری به هدر می رود،
که بیشتر این حرارت قابل بازیافت است ومی تواند در تامین انرژی حرارتی مورد استفاده قرارگیرد . ازطرفی الکتریسیته تولیدی به این روش به صورت متمرکز (نیروگاهی) بوده و تلفات انرژی زیادی را در بر دارد . درمقابل این سیستمهای متمرکز ، روش های تولید غیر متمرکز و مستقل با استفاده از فناوری CHP با ترکیبی از تولید همزمان برق و حرارت قرار دارد . از لحاظ ترمودینامیکی این روش به معنی تولید همزمان دو شکل معمول انرژی یعنی الکتریکی وحرارتی ،با استفاده از یک منبع انرژی اولیه می باشد . انرژی گرمائی از بازیافت تلفات حرارتی این مولدهای مستقل بدست می آید و این حرارت در بخش های مختلف صنعتی ، تجاری و مسکونی به کار گرفته می شود از طرفی الکتریسیته تولیدی توسط این فنآوری به صورت محلی و مستقل و غیر متمرکز بوده که این دو ویژگی در کنار یکدیگر کارآیی مولدهای تولید برق را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد . کارآیی سیستم های معمول به روش متمرکز درحدود 27 تا 55 درصد می باشد که بیشترین کارآیی مربوط به نیروگاه های سیکل ترکیبی می باشد در حالیکه با بهره گیری از فنآوری تولید همزمان برق وحرارت بصورت مستقل، کارآیی انرژی این مولدها به حدود 90 درصد نیز خواهد رسید ، تا آنجا که دولت های اروپائی ، امریکا وحتی در کشورهای آسیائی نظیر ژاپن سیاست ها و قوانینی را برای ترغیب به استفاده از سیستم های تولید همزمان برق وحرارت وضع نموده اند . از مزایای سیستم های تولید همزمان می توان به حرکت به سوی خصوصی سازی و تولید غیر متمرکز و مستقل برق و حرارت ، جلوگیری از تلفات توزیع وانتقال در شبکه سراسری ، افزایش کارآیی تبدیل انرژی و استفاده از آن ، کاهش مصرف سوخت و افزایش رقابت در تولید برق وتوان نیروگاهی و کاهش آلاینده های زیست محیطی بخصوص دی اکسید کربن و گازهای گلخانه ائی اشاره نمود . CHP متشکل از یک محرک اولیه است که انرژی شیمیایی سوخت را آزاد نموده و به توان مکانیکی در محور خروجی تبدیل می کند. در این موارد، محور محرک با یک ژنراتور کوپل شده و توان الکتریکی تولید می شود. از طرف دیگر حداکثر راندمان موجود برای محرک اولیه دستگاه و مولد کمتر از 50%است و این به معنی اتلاف بیش از نیمی از انرژی سوخت به صورت حرارت می باشد.در این نوع سیستم منابع اتلاف این حرارت که عبارتند از گازهای خروجی از محرک اولیه، سیکل خنک کن وروغن روغنکاری ، شناسایی شده و با قرار دادن مبدل های حرارتی ، گرمای اتلافی به شکل حرارت با دمای بالا (حرارت قابل استفاده) بازیافت می شود. با فراهم شدن امکان استحصال حرارت اتلافی در سیستم تولید مشترک برق و حرارت خصوصیات منحصر به فرد این سیستم به دست می آید.
فهرست مطالب
چکیده1
تولید همزمان برق و حرارت (CHP). 4
Large scale CHP-small scale CHP-mini scale CHP.. 8
موارد کاربرد تولید مشترک برق و حرارت :10
تولید مشترک برق و حرارت در مقیاس کوچک (Mini CHP) :13
فواید تولید همزمان برق و حرارت :15
موتور های رفت و برگشتی (Reciprocating Engines):22
موتور دیزل/ ژنراتور های اضطراری (Standby Generator):24
موتور گازی (Gas Engine) :25
موتور استرلینگ (Stirling Engine) :25
ژنراتور ها (Generators) :28
تولید همزمان برق ،حرارت و سرما (CCHP) در ساختمان های مسکونی :30
جریان انرژی در سیستم های CCHP :31
Eequipment الکتریسته مصرف شده توسط تجهیزات الکتریکی.. 31
(Following the Electric Load) :32
(Following the Thermal Load) :32
استراتژی آزاد برای تایین ظرفیت بهینه در CCHP :33
بررسی و مقایسه سیستم های CHP,CCHP,GHP :33
بررسی سیستم CCHP(Combined Cooling & Heating & Power) :34
مشخصات فنی و اقتصادی سیستم :36
منابع و مراجع:51
توضیحات محصول:
انتقال حرارت
فصل اول: مبانی انتقال حرارت
اگر دما در هر نقطه مستقل از زمان باشد ، سیستم را سیستم پایدار ، دائم و یا پایا می نامیم و واژه یک بعدی بدین معنی است که فقط در یک بعد انتقال حرارت داریم مثلا در جهت محور x ها ، برای انتقال حرارت دو بعدی فرض بر این است که انتقال حرارت دو بعدی می باشد . ولی در واقعیت انتقال حرارت سه بعدی ، یعنی در جهت محور x ها و y ها و Z ها می باشد ولی برای سادگی انتقال حرارت را یک بعدی فرض می کنیم .
دیوارساده : فرض کنید دو طرف یک دیوار دارای درجه حرارت متفاوتی باشد
در شکل روبرو حرارت از سمت زیاد به کم خود به خود در حال حرکت خواهد بود و تغییرات خطی می باشد و علت آن این است که ضریب انتقال حرارت یعنی k مقدار ثابتی است و اگر k تغییر کند ، تغییرات ، تغییرات سهموی خواهد بود
روشهای به دست آوردن مقدار انتقال حرارت :
(1) از قانون فوریه، سرمایش نیوتن و استفان- بولتزمن استفاده میکنیم تا مقدار انتقال حرارت را بهدست آوریم: قانون فوریه فقط برای هدایت :
و الی اخر....
نوع فایل:pdf
kbسایز:965
تعدادصفحه:89
گزارش کارآموزی انتقال حرارت در توربین
مقدمه
در این فصل ما بر روی تاثیر پارامترهای گوناگون و خصوصیات انتقال حرارت خارجی اجزاء توربین تمرکز می نماییم.پیشرفتها در طراحی محفظه احتراق منجر به دماهای ورودی توربین بالا تر شده اند که به نوبه خود بر روی بار حرارتی و مولفه های عبور گاز داغ تاثیر می گزارد.دانستن تاثیرات بار حرارتی افزایش یافته از اجزایی که گاز عبور می کند طراحی روشهای موثرسرد کردن برای محافظت از اجزاء امری مهم است.گازهای خروجی از محفظه احتراق به شدت متلاطم می باشد که سطوح و مقادیر تلاطم 20تا 25% در پره مرحله اول می باشد.مولفه های مسیر گاز داغ اولیه ،پره های هادی نازل ثابت و پره های توربین درحال دوران می باشد. شراعهای توربین، نوک های پره، سکوها و دیواره های انتهایی نیز نواحی بحرانی را در مسیر گاز داغ نشان می دهد. برسی های کار بردی و بنیادی در ارتباط با تمام مولفه های فوق به درک بهتر و پیش بینی بار حرارتی به صورت دقیق تر کمک کرده اند . اکثر برسی های انتقال حرارت در ارتباط با مولفه های مسیر گاز داغ مدل هایی در مقیاس بزرگ هستند که در شرایط شبیه سازی شده بکار می روند تا درک بنیادی از پدیده ها را فراهم سازد. مولفه ها با استفاده از سطوح صاف و منحنی شبیه سازی شده اند که شامل مدل های لبه راهنما و کسکید های[1] ایرفویل های مقیاس بندی شده می باشد. در این فصل، تمرکز بر روی نتایج آزمایشات انتقال حرارت بدست آمده توسط محققان گوناگون روی مولفه های مسیر گاز خواهد بود. انتقال حرارت به پره های مرحله اول در ابتدا تحت تاثیر پارامترهای از قبیل پروفیل دمای خروجی محفظه احتراق،تلاطم زیاد جریان آزاد و مسیر های داغ می باشد .انتقال حرارت به تیغه های روتور مرحله اول تحت تاثیر تلاطم جریان آزاد متوسط تا کم ، جریان های حلقوی نا پایدار ، مسیر های داغ و البته دوران می باشد.
2.1.1- سرعت خروجی محفظه احتراق و پروفیل های دما
سطوح تلاطم در محفظه احتراق خیلی مهم هستند که ناشی از تاثیر چشمگیر انتقال حرارت همرفتی به مولفه های مسیر گاز داغ در توربین می باشد. تلاطم تاثیر گزار بر روی انتقال حرارت توربین ها در محفظه احتراق تولید می شود که ناشی از سوخت به همراه گاز های کمپرسور می باشد.آگاهی از قدرت تلاطم تولید شده توسط محفظه احتراق برای طراحان در بر آورد مقادیر انتقال حرارت در توربین مهم است.تلاطم محفظه احتراق کاهش یافته، می تواند منجر به کاهش بار حرارتی در اجزاء توربین و عمر طولانی تر و همچنین کاهش نیاز به سرد کردن می شود. بر سی های انجام شده بر روی اندازه گیری سرعت خروجی محفظه احتراق و پروفیل های تلاطم متمرکز شده است.
Goldstein سرعت خروجی و پروفیل های تلاطم را برای محفظه احتراق مدل نشان داد.Moss وOldfield طیف های تلاطم را در خروجی های محفظه احتراق نشان دادند.هرکدام از بر سی های فوق در فشار اتمسفر و دمای کم انجام شد. اگرچه بدست آوردن بدست آوردن انرازه گیری ها تحت شرایط واقعی مشکل است اما برای یک طراح توربین گاز درک بهبود هندسه محفظه احتراق و پروفیل های گاز خروجی از محفظه امری ضروری است. این اطلاعات به بهبود شرایط هندسه و تاثیرات نیاز های سرد کردن توربین کمک می نماید.
اثر پارامتر های هندسی بر روی انتقال حرارت و افت فشار در طراحی مبدل های حرارتی لوله پره دار صفحه ای
این محصول در قالب فایل word و در 53 صفحه تهیه و تنظیم شده است.
توجه :
شما می توانید با خرید این محصول فایل " قلق های پایان نامه نویسی (از عنوان تا دفاع)" را به عنوان هدیه دریافت نمایید.
فهرست مطالب
چکیده
مقدمه
۱-۱ دسته بندی مبدل های حرارتی
۱-۱-۱ دسته بندی بر مبنای پیوستگی یا تناوب جریان
۲-۱-۱ دسته بندی بر مبنای پدیده انتقال
۳-۱-۱ دسته بندی بر مبنای فشردگی سطح
۴-۱-۱ دسته بندی بر مبنای طریقه ساخت ( ساختمان)
الف) مبدل های حرارتی لوله ای
۱- مبدل های دو لوله ای
۲- مبدل های لوله مارپیچ
۳- مبدل های لوله پوسته ای
ب) مبدل های حرارتی صفحه ای
۱- مبدل های صفحه و شاسی
۲- مبدل های صفحه مارپیچی
۳- مبدل های لاملا
۴- مبدل های صفحه – کویل
ج) مبدل های با سطوح گسترش یافته
۱- مبدلهای صفحه پره دار
۲- مبدل های لوله ای پره دار
د – بازیاب ها
۵-۱ دسته بندی بر مبنای آرایش جریان
۱-۵-۱ مبدل های حرارتی تک مسیره
الف) مبدلهای با جریان مخالف
ب) مبدل های با جریان موازی
ج) مبدل های با جریان عمود بر هم
۲-۵-۱ مبدل های حرارتی چند مسیره
الف) مبدل حرارتی جریان مخالف- عمود بر هم
ب) مبدل حرارتی با جریان موازی- عمود بر هم
ج) مبدل حرارتی با جریان موازی- مخالف
۶-۱ دسته بندی بر مبنای تعداد سیالات
۷-۱ دسته بندی بر مبنای مکانیزم انتقال حرارت
۸-۱ دسته بندی بر مبنای درجه حرارت کارکرد
۱-۸- ۱ ویژگیهای مبدلهای دمای پایین
مکانیک حرارت و سیالات -بررسی اصول ها ور کرافت
مقدمه:
هاورکرافت جزء ماشینهای نقلیه کلاس بالائی می باشد که برروی هر سطحی اعم از خشکی،آب ،یخ، چمن و هر چیز دیگری که بتوان هوا را به تله انداخت حرکت می کند. علت نیاز به این وسیله آنست که تنها وسیله ای می باشد که قابلیت حرکت در شرایط مختلف را دارد و مثلا می توان در نواحی کم عمق که امکان حرکت برای سایر شناورها مقدور نیست باهاور کرافت به گشت زنی پرداخت .
هاورکرافت با هوانا و که بر روی بالشتکی از هوای فشرده حرکت می کند . که هوا توسط یک فن یا کمپرسور بداخل بالشتک پمپ میشود.
از مهمترین مزایای ها و کرافت می توان به سرعت زیاد، نداشتن محدودیت در نواحی کم عمق، توان حرکت در خشکی، توان پنهان شدن در خشکی در عملیاتهای نظامی،... اشاره کرد.
مهمترین علت آنکه این وسیله هنوز بطور گسترده و ناوگان حمل و نقل وارد نشره است آنست که هزینه ی تعمیر و نگهداری آن بسیار زیاد می باشد و پس عواملی مثل صدای زیاد، تاثیر شرایط جوسی در سرعت و شعاع آن در رده های بعدی قرار دارند.
در این پروژه سعی شده تا اصول کلی مربوط به هاورکرافت و اجزای آن مورد بررسی قرار گیرد.
مروری بر تحقیقات گذشته:
استفاده از لایه ی هوا جهت کاهش اصطکاک بین سطوح به گذشته های دور باز می گردد. در سال 1716، Emmanuel توانست یک لایهی هوا را بین دو صفحه بصورت دستی ایجاد کند. در سال 1882، نخستین اختراع Air lubrication در انگلستان توسط؟ثبت شد. در سال 1916، Von Tomohul برای نیروی دریائی استرالیا یک قایق ساخت که به وسیله ی یک فن، هوابدرون حفره این که در زیر آن تعبیر شده بود فرستاده می شد. این قایق اولین نمونه از گشتیهای اثر سطحی (Surface Effect Ships) می باشد. ایجاد یک حجم هوای فشرده زیر قایق سبب شد که اشکال مختلفی از بالشتکهای هوا شروع به استنتاج شود.
در سال 1927، N.E. Tsiolko دانشمند روسی ها و در قرن را توسعه داد. هاورترن بر روی لایه این از هوا حرکت می کرد.
در سال 1955، Christopher Cokherell برای اولین بار آزمایش خود را بطور جدی بر روی ها ورکرافت شروع کرد. تحقیقات او در سال 1959، باعث طراحی و ساخت هاورکرافت SP.N1توسط شرکت Saunders-Roeشد.
در سال 1970، G.Apolond , H.j.Davis تعادل دینامیکی هاورکرافت را بررسی کردند. در سال 1972،A.j. Reynolds واکنشها ورکرافت را در برابر موج های منظم بصورت خطی بررسی کرد.
در سال 1974،همان نویسنده مساله را بصورت غیر خطی بررسی کرد. تا این موقع گر چه دینامیک هاورکرافت مورد بررسی قرار گرفت ولی در هیچکدام تاثیر دینامیک حرکت A.j. Reynolds , B.E. Brouksوارد شد.
در سال 1977،Wheeler تاثیر دامنهای بشکل صفحه را در حرکت ها ورکرافت بررسی کردند.
در سال 1978،؟ فاکتورهای مهم در واکنش دامن را با آزمایش مدل بدست آورد و نشان داد که واکنش مدل در یک محدوده ی شرایط میانگین بصورت خطی است.
در سال 1993،M.J.Hinchey و P.A.Sullivon پایداری هاورکرافت را بر روی آب مورد بررسی قرار دادند.
در سال 1377شمسی، پایداری استاتیکی و دینامیکی دامن انعطاف پذیرهاورکرافت بوسیله ی آقای حبیب الله ملاطفی نیاری در دانشگاه شیراز مورد بررسی قرار گرفت.
در همه ی موارد، محققان از یک مدل دو بعدی برای تحقیق و جواب منطقی استفاده کردند.
GEMها
هاورکرافت یکی از وسایلی می باشد که تحت تاثیر زمین عمل می کند. که به عنوان GEMها ،”Ground Effect mechines معروف می باشند. اساسا دو دسته ی اصلی GEMها وجود دارد.
1- آیرواستاتیک کرافت
2- آیرو دینامیک کرافت
1- آیرو استاتیک کرافت: که اختلاف فشار لازم برای بلند کردن وسیله، مجزای از سرعت رو به جلوی ماشین می باشد. (مثل کوهی کوپتر در حالت Hoving)
2- آیرو دینامیک کرافت: که اختلاف فشار لازم برای بلند کردن وسیله، مستقیما ناشی از سرعت روبه جلوی وسیله می باشد. (مثل هواپیما)
فهرست
مقدمه
مروری بر تحقیقات گذشته
فصل1. GEM
فصل2. عملکرد بالشتک هوا
فصل3. آیرودینامیک داخلی- معبراها – فن ها و کمپرسورها
فصل4. درگ
فصل5. پیشرانش
فصل6. موتور (حرکت دهنده ی اولیه)
فصل7. معیارهای عملکردی
فصل8. کنترل و پایداری
فصل9. دامن
نتیجه گیری:
مراجع
انتقال حرارت به سیالات
انتقال حرارت به سیالات با خواص متغیر موضوعی است که از بیش از نیم قرن پیش مورد توجه محققان قرار گرفته است.
خواص ترمودینامیکی و انتقالی در سیالات معمولا تابعی از دما و فشار سیال است. این خواص در دماها و فشارهای معمولی تقریبا ثابت است. یکی از پیچیده ترین وکلی ترین سیال با خواص متغیر و تابع شدید دما و فشار سیال فوق بحرانی می باشد. این سیال بدلیل تغییر بسیار زیاد خواص آن بخصوص در نقطه بحرانی بسیار مورد توجه است و همواره به عنوان یک سیال خواص متغیر کامل مورد استفاده قرار می گیرد.
در اینجا نیز با توجه به ویژگی های این سیال که در ادامه شرح داده خواهد شد و همچنین به عنوان پیچیدهترین نوع سیال خواص متغیر که میتوان انواع دیگر از سیالات با خواص متغیر را حالت خاصی از این سیال دانست از این سیال به عنوان سیال پایه وخواص متغیر استفاده میشود.
1-1-سیال فوق بحرانی
وقتی صحبت از سیال فوق بحرانی میشود منظور سیال در فشار بالای نقطه بحرانی و دمای نزدیک نقطه بحرانی یا نقطه شبه بحرانی[1] Tpc میباشد.(شکل 1-1 )
نقاط شبه بحرانی به نقاطی اطلاق میشود که ظرفیت کرمایی ویژه در فشار ثابت ماکزیمم است.
شکل (1ـ1): نمودار درجه حرارت ـ حجم برای آب خالص
در واقع در هر فشار فوق بحرانی یک نقطه شبه بحرانی( دمای شبه بحرانی) وجود دارد که در آن تغییرات خواص سیال حداکثر است.( ظرفیت گرمای ویژه ماکزیمم است).
شکل (1ـ2): نمودار فشار ـ درجه حرارت برای آب خالص (دیاگرام فاز)
همانطور که در شکل (1-2) دیده میشود ناحیه فوق بحرانی به دو قسمت ناحیه شبه مایع[2] و ناحیه شبه بخار[3] تقسیم میشود . در فشار ثابت زمانی که دما بزرگتر از دمای شبه بحرانی است ناحیه شبه بخار و در زمانی که کوچکتر از دمای شبه بحرانی است ناحیه شبه مایع نامیده میشود .
دلیل این اسم گذاری آن است که در واقع در فشارهای فوق بحرانی سیال را نه میتوان مایع فرض کرد ونه بخار وتنها هالهای است که فقط میتوان به آن سیال گفت . واین تقسیمبندی فقط جهت تطابق با حالت فشارها و دماهای عادی (زیر نقطه بحرانی) است وگرنه در فشارهای فوق بحرانی تغییر فاز وجود ندارد و فقط خواص سیال من جمله چگالی در قبل و بعد از نقطه شبه بحرانی تغییر میکند . همچنین میتوان اینطور عنوان کرد که بدلیل اینکه در ناحیه دمای بزرگتر از دمای شبه بحرانی چگالی کوچکتر از ناحیه دمای کوچکتر از دمای شبه بحرانی است ، ناحیه چگالی کوچکتر را شبه بخار ودیگری را شبه مایع مینامند .
1-2-کاربردهای سیالات فوق بحرانی
در دهه های اخیر استفاده از سیال فوق بحرانی در صنعت رو به فزونی است . برای افزایش بازده نیروگاهها در سالهای اخیر استفاده از آب فوق بحرانی SCW[4] ، مورد توجه قرار گرفته است . سیالات فوق بحرانی بعنوان مبرد (خنک کننده ) برای ماشینهای الکتریکی وهمچنین بعنوان مبرد برای راکتورهای هستهای مورد استفاده قرار میگیرند . در فرایندهای شیمیایی بسیار زیادی مانند ، تغییر فرم ذره[5] ، استخراج[6] و کارخانههای کف (شوینده) از سیالات فوق بحرانی مانند CO2 وهیدروکربنها استفاده میکنند .
در یکی دیگر از کاربردهای سیالات فوق بحرانی از اکسیداسیون آب فوق بحرانی ، scwo[7] ، استفاده میشود . مواد آلی مسموم بهمراه اکسیژن داخل آب فوق بحرانی مخلوط میشوند که نتیجه محصولات احتراق بی ضرر میباشد . در این روش آب خاصیت جالب توجهی از خود نشان میدهد. آب که در حالت معمول حلال مواد معدنی ونمکها است وقابلیت حل کردن مواد آلی را ندارد ، در حالت فوق بحرانی تغییر کرده و بر عکس میشود یعنی مواد آلی را به خوبی در خود حل میکند در حالی که دیگر حلال خوبی برای نمکهای معدنی