جلسه دفاع از پایان­نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی

تحلیل اگزرژیک و ترمواکونومیک و بهینه سازی سیستم تولید همزمان برق،حرارت و سرما (CCHP)  بر پايه موتور ديزل به روش الگوریتم ژنتیک

استاد راهنما: دکتر فضل الله اسکندری

Assis. Professor, Mechanical Engineering

Department, Bu-ali University of Technology, Hamedan, Iran

اساتید داور:

دکتر محمد سعید عقیقی

Assis. Professor, Mechanical Engineering

Department, Bu-ali University of Technology, Hamedan, Iran

دکتر محسن گودرزی

Assoc. Professor, Mechanical Engineering

Department, Bu-ali University of Technology, Hamedan, Iran

                زمان و محل برگزاری:

سه شنبه بیست و هفتم بهمن ماه سال94 – ساعت 17:00

دانشکده مهندسی، دپارتمان مکانیک - سمینار1

                پژوهشگر: میثم ولی زاده

M.Sc. Student, Bu-ali University of Technology

چکیده

هدف اصلی در اين مطالعه تحليل اگزرژیک و ترمواکونومیک یک سیکل تولید همزمان (CCHP) بر اساس محرک اصلی موتور دیزل است. توان الکتریکی تولید شده سیستم 8640 کیلو­وات می­باشد و توان حرارتی به میزان 32/8484 کیلووات است که جهت تهیه آب­گرم مصرفی و تامین آب داغ با دمای 105 درجه سانتی­گراد در ژنراتور یک سیکل تبرید جذبی لیتیم بروماید-آب است و توان تولیدی سیکل سرمایش 320 تن برودت می­باشد. در انتها با توجه به پاسخ منتج شده از تحلیل­های اگزرژیک و ترمواکونومیک بهینه‌سازی تک هدفه صورت گرفته است.

 ابتدا مدل‌سازی ترمودینامیکی سیکل انجام گرفته و سپس بالانس اگزرژی برای هر یک از اجزاء سیستم نوشته شده و میزان اگزرژی شیمیایی، اگزرژی حرارتی و مکانیکی (فیزیکی) بدست آمده است. هزینه تولید توان، حرارت و سرما در سیکل بر اساس آنالیز اگزرژواکونومیک و با استفاده از روش هزینه‌های خاص اگزرژواکونومیک (SPECO) محاسبه گردیده است. جهت بدست آوردن تابع هدف اقتصادی، نرخ هزینه جریان در کل نقاط سیکل با استفاده از معادلات ترمواکونومیکی و معادلات کمکی و حل همزمان آنها بدست آمده است. تابع هدف منتج شده از محاسبات بر حسب دلار بر ساعت است و شامل هزینه سوخت، هزینه‌های سرمایه گذاری، هزینه نابودی و تلفات اگزرژی می‌باشد که توسط الگوریتم ژنتیک بهینه‌سازی شده است.

در نتایج حاصل از تحلیل اگزرژیک به ترتیب پمپ، توربین، کمپرسور و ژنراتور دارای بالاترین راندمان اگزرژیک در سیکل هستند. همچنین بیشترین نابودی اگزرژی به ترتیب در موتور دیزل، بویلر بازیاب، کمپرسور، اینتر کولر، ابزربر و اواپراتور رخ می­دهد. با تحلیل ترمواکونومیک سیستم موتور دیزل با داشتن بالاترین ارزش اجزاء دارای فاکتور اگزرزواکونومیک پایین­تری نسبت به سایر اجزاء می­باشد و نشان می­دهد که در موتور دیزل هزینه مربوط به تخریب اگزرژی بالاست. کمترین مقدار فاکتور اگزرژواکونومیک متعلق به بویلر بازیاب است با 5/38% که بیانگر هزینه تخریب اگزرژی بسیار پایین در این جزء می­باشد. تابع هدف بدست آمده در حالت پایه 2072 (دلار بر ساعت) است که بعد از بهینه‌سازی با استفاده از روش الگوریتم تکاملی با کاهش 52/6% به مقدار 26/1937(دلار بر ساعت) در حالت بهینه می‌رسد. نرخ تخریب (نابودی) اگزرژی در حالت بهینه افزایش و هزینه سوخت و نرخ هزینه­های سرمایه­گذاری نسبت به حالت پایه کاهش یافته است. همچنين هزینه تلفات اگزرژی در حالت بهینه 9/43% کاهش نسبت به حالت پایه را نشان مي­دهد. نتایج بهینه‌سازی نشان می‌دهد که بعد از هزینه‌های سرمایه‌گذاری و سوخت، موتور دیزل باعث بالا رفتن هزینه‌های اتلاف و نابودی اگزرژی می‌شود. در نتیجه این قسمت از سیکل پتانسیل بالایی برای بهبود عملکرد دارد. راندمان اگزرژیک کل سیکل نیز در حالت پایه 82/41% است که بعد از بهینه­سازی با 87/3% افزایش به 44/43%  می­رسد.

Abstract:

The main objective of this study Exergtic and Thermoeconomic analysis a cycle cogeneration (CCHP) based on the diesel engine is the prime mover. Electric power generation and thermal power to the system is the 8640 Kw and 8484.32 kw is used for the preparation and delivery of hot water with a temperature of 105 °C in lithium bromide absorption refrigeration cycle-water generator production capacity of 320 tons of refrigeration and cooling cycles respectively. Finally, according to the responses resulting from single-objective optimization analysis were carried Exergtic and Thermoeconomic. Initially thermodynamic modeling cycle and then Exergy balance for each of the components of written and Chemical Exergy, Exergy thermal and mechanical (physical) is obtained. The cost of power generation, heating and cooling cycle based on the analysis Exergoeconomic and using method specific costs Exergoeconomic calculated (SPECO). In order to achieve the economic objective function, the total flow rate of the cost of the cycle using equations and solve them simultaneously Thermoeconomic and auxiliary equations are obtained. The objective function resulting from the calculations in dollars per hour, including fuel costs, investment costs, cost Exergy destruction and loss of life caused by the genetic algorithm is optimized.

The results of the analysis Exergtic as pumps, turbines, compressors and generators has the highest efficiency Exergtic are in the cycle. Exergy destruction also the most popular in diesel engines, recovery boilers, compressors, intercoolers, and evaporators Absorber occur. Thermoeconomic analysis system with a diesel engine with the highest value components has Exergoeconomic factor is the lower than other components and show that the diesel engine high cost of Exergy destruction. The Exergoeconomic factor in the recovery boiler with a 38.5% which represents a very low cost Exergy destruction-is in this component. The objective function obtained at baseline in 2072 (dollars per hour), after optimization using evolutionary algorithms to reduce the 6.52% in the amount of 1937.26 (dollars per hour) is optimal. The rate of destruction (annihilation) Exergy optimal rate increase and fuel costs and investment costs have fallen to the ground state. Exergy losses in optimal costs 43.9% lower than the base case shows. The results show that the investment costs and fuel efficiency, the diesel engine will increase the cost of waste and destruction of Exergy. As a result, this part of the cycle has the potential to improve performance. Exergtic efficiency of the entire cycle in basic mode 41.82% after the optimization of 3.87% to 43.44%% seems.