بهینه سازی ترمواکونومیک و اگزرژو اکونومیک بویلربازیاب حرارت سیکل ترکیبی و سیستم …

که در این رابطه زیروندهای i و e به ترتیب نشان دهنده جریانهای ورودی و خروجی میباشند. در حالتیکه انتقال حرارت در فشار ثابت انجام میگیرد رابطهی (۳-۲۵) به رابطهی زیر ساده میشود:

(۳-۲۶)

رابطهی (۳-۲۴) نشان میدهد که اختلاف بین دماهای ترمودینامیکی متوسط دو جریان () معیاری برای تخریب اگزرژی میباشد. نامتناسب بودن نرخ ظرفیت حرارتی دو جریان: و همچنین اختلاف دمای کمینه محدود (ΔTmin = T3 – T2در شکل ۳-۲) علل ناکارآمدیهای ترمودینامیکی میباشند.
در مبدلهای حرارتی باید از کنار هم قراردادن جریانهایی که نرخ ظرفیت حرارتی آنها بسیار متفاوت از یکدیگر میباشد اجتناب گردد. همچنین با توجه به رابطهی (۳-۲۴) میتوان گفت که به ازای اختلاف دمای ثابت هر چه سطح دماهای پایین تر باشد بازگشت ناپذیری و تخریب اگزرژی ناشی از انتقال حرارت بین دو جریان بیشتر خواهد شد.
نرخ تخریب اگزرژی بواسطه اصطکاک بوسیله رابطه زیر محاسبه میگردد:

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  fotka.ir  مراجعه نمایید.

(۳-۲۷)

که در رابطه فوق Ta دمای متوسط ترمودینامیکی سیال کاری و افت هد میباشد.
تاثیر اصطکاک در دبیهای جرمی زیاد و دماهای پایین شدیدتر است. اگرچه تخریب اگزرژی بواسطه اصطکاک در سیستمهای حرارتی معمولاً از درجهی دوم اهمیت برخوردار میباشد ولی هزینههای مرتبط با این تخریب اگزرژی ممکن است چشمگیر باشد.
از آنجایی که هزینه واحد توان الکتریکی یا مکانیکی که برای تغذیه پمپ، کمپرسور یا فن احتیاج میباشد، بطور قابل توجهی از هزینه واحد یک سوخت فسیلی بیشتر میباشد بنابراین هر واحد تخریب اگزرژی بواسطه اتلاف اصطکاکی نسبتا گرانتر خواهد بود.
مثالهایی برای اتلاف اگزرژی عبارتند از: انتقال حرارت به محیط (اتلاف حرارتی)، اتلاف یا پراکندگی انرژی جنبشی گازهای خروجی و بازگشت ناپذیری بواسطه ترکیب گازهای خروجی با هوای محیط.
رهنمودهایی برای بهبود مصرف منابع انرژی از طریق کاهش منابع ناکارآمدی ترمودینامیکی حرارتی بوسیلهی Bejan, Moran, Tsatsaronis و Sama ارائه شده اند. هر چند کاربرد اصلی تحلیل اگزرژی برای ارزیابی یک سیستم در قالب یک تحلیل ترمواکونومیکی مطرح میگردد که نه تنها ناکارآمدیها را در نظر میگیرد بلکه هزینههای مرتبط با این ناکارآمدیها و همچنین هزینههای سرمایه گذاری مورد نیاز برای کاهش این ناکارآمدیها را نیز لحاظ میکند.
۳-۲-۳ متغیرهای اگزرژتیک
ارزیابی عملکرد و بهینه سازی طراحی سیستمهای حرارتی نیازمند به تعیین راندمان اگزرژتیک و یک روش مناسب تعیین هزینهی برای هر یک از اجزای سیستم میباشد. راندمان اگزرژتیک برای یک جز بصورت نسبت بین محصول و سوخت تعریف میگردد. محصول و سوخت یک جزء با در نظرگرفتن نتیجه مطلوبی که بوسیله آن جز تولید میگردد و همچنین منابعی که برای تولید آن نتیجه صرف میگردند، تعیین میشوند.

(۳-۲۸)

راندمان اگزرژتیک در صورتیکه به گونه ای مناسب تعریف شده باشد، تنها متغیری است که بدون هیچ گونه ابهامی خصوصیات عملکردی یک جز را از دیدگاه ترمودینامیکی مشخص میسازد. جدول (۳-۱) نحوه تعریف سوخت و محصول را برای بعضی از اجزای منتخب در سیستمهای حرارتی و در حالت کارکرد پایدار نشان میدهد.
نرخ تخریب اگزرژی در جز k ام یک سیستم بوسیله رابطهی زیر تعیین میگردد:

پژوهش – بهینه سازی ترمواکونومیک و اگزرژو اکونومیک بویلربازیاب حرارت سیکل ترکیبی و سیستم تولید همزمان توان …

(۳-۲۲)

و بالاخره نشان دهنده نرخ تخریب اگزرژی به علت بازگشت ناپذیریهای داخل حجم کنترل میباشد که می تواند بوسیله رابطهی (۳-۲۰) و یا رابطهی برای یک حجم کنترل محاسبه گردد.
در شرایط پایدار رابطهی (۳-۲۰) بصورت زیر تبدیل خواهد شد:

برای دانلود متن کامل این فایل به سایت torsa.ir مراجعه نمایید.

(۳-۲۳)

۳-۲-۲-۳ تخریب اگزرژی
ناکارآمدیهای ترمودینامیکی واقعی در یک سیستم حرارتی به تخریب اگزرژی و اتلاف اگزرژی در آن سیستم مربوط میشود. تمامی فرآیندهای واقعی به علت وجود اثراتی همانند واکنش شیمیایی، انتقال حرارت بواسطهی اختلاف دمای محدود، اختلاط مواد با ترکیبات و حالتهای مختلف، انبساط آزاد و اصطکاک، فرآیندهایی بازگشت ناپذیر هستند. یک تحلیل اگزرژی اجزایی از سیستم را که دارای بیشترین ناکارآمدی ترمودینامیکی هستند و نیز فرآیندهایی که مسبب آن میشوند مشخص مینماید.
بطور کلی ناکارآمدیها در یک جز سیستم در صورتی که باعث کاهش هزینه سرمایه گذاری کل سیستم و یا کاهش هزینهی سوخت در اجزای دیگر نشوند، باید از بین رفته و یا کاهش یابند.
تلاش برای کاهش مصرف منابع انرژی باید بر روی اجزایی متمرکز گردد که بیشترین پتانسیل را برای بهبود و اصلاح دارند. در حال حاضر و باتوجه به وضعیت پیشرفتهای تکنولوژیکی، بعضی از موارد تخریب و یا اتلاف اگزرژی در اجزای یک سیستم اجتناب ناپذیرند. برای مثال قسمت عمده تخریب اگزرژی در یک فرایند احتراق نمیتواند حذف شود و تنها قسمت کوچکی از آن را میتوان بوسیله پیش گرم کردن مواد اولیه احتراق و یا کاهش مقدار هوای اضافی کاهش داد.
در یک فرایند بهینهسازی ترمودینامیکی هدف کمینه سازی ناکارآمدیهاست در حالی که در بهینهسازی ترمواکونومیکی هدف تخمین مقادیری از ناکارآمدیهای ترمودینامیکی می باشد که از لحاظ هزینه بهینه باشند.
 
شکل ۳-۲: پروفیل دما و دمای متوسط ترمودینامیکی برای دو جریان که از یک مبدل حرارتی آدیاباتیک در فشار ثابت عبور میکنند
انتقال حرارت بواسطه یک اختلاف دمای محدود فرایندی بازگشت ناپذیر میباشد. شکل (۳-۲) پروفیل دما را برای دو جریان که از یک مبدل حرارتی آدیاباتیک عبور میکنند نشان میدهد.
برای محاسبهی تخریب اگزرژی بعلت انتقال حرارت از جریان گرم به جریان سرد میتوان از رابطهی زیر استفاده نمود:

(۳-۲۴)

که دمای متوسط ترمودینامیکی برای جریان گرم و جریان سرد به طریق زیر بدست میآیند:

(۳-۲۵)

(۳-۱۸)

در فرایندی که در طی آن حجم سیستم افزایش مییابد (V2>V1)، کار (V2>V1)pکه بر روی محیط انجام میگیرد برای استفاده در دسترس نمیباشد ولی هنگامی که دوباره سیستم به حجم اولیهاش (V1) باز میگردد این کار قابل بازیافت میباشد.
بخشی از اگزرژی که برای یک سیستم حرارتی واقعی تامین میشود به علت بازگشت ناپذیریهای داخلی سیستم تخریب میگردد. مقدار تخریب اگزرژی ED برابر است با حاصلضرب میزان تولید آنتروپی، Sgen ، در داخل سیستم و در دمای محیط T0:

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.

(۳-۱۹)

بنابراین تخریب اگزرژی هم میتواند از طریق تولید آنتروپی و با بکار بردن بالانس آنتروپی محاسبه گردد و یا مستقیماً از بالانس اگزرژی محاسبه میشود. در یک فرایند ایده آل مقدار ED برابر صفر خواهد بود.رابطهی (۳-۱۹) به تئوری گوی- استودلا معروف است.
۳-۲-۲-۲ بالانس اگزرژی برای حجم کنترل
انتقال اگزرژی از مرزهای یک حجم کنترل میتواند بواسطه جریانهای مواد و یا انتقال انرژی از طریق کار یا حرارت صورت گیرد. شکل کلی بالانس اگزرژی برای یک حجم کنترل که دارای چندین جریان ورودی و خروجی باشد بصورت زیر خواهد بود:

(۳-۲۰)

که در رابطهی فوق و نرخ انتقال اگزرژی کلی در ورودیها و خروجیهای حجم کنترل میباشد. ترم نشان دهندهی نرخ انتقال حرارت بر روی مرزهای حجم کنترل و تحت دمای میباشد. نرخ انتقال اگزرژی مرتبط با آن ، عبارت است از:

(۳-۲۱)

نرخ انتقال اگزرژی مربوط است به نرخ انتقال انرژی بواسطه کار و کار جریان و بصورت زیر محاسبه میگردد:

دسترسی متن کامل – بهینه سازی ترمواکونومیک و اگزرژو اکونومیک بویلربازیاب حرارت سیکل ترکیبی و سیستم …

بهینهسازی کل سیستم یا یک جز خاص از آن
پی بردن به فرآیند شکلگیری هزینه و جریان هزینه ها در یک سیستم
ترمواکونومیک از نتایج حاصل از شبیهسازی سیستمهای انرژی و تحلیل های ترمودینامیکی (اگزرژتیکی) و اقتصادی استفاده نموده و اطلاعات مفیدی را برای ارزیابی این سیستمها و همچنین بهینهسازی طراحی و عملکرد آنها با بکارگیری تکنیکهای مختلف بهینهسازی نظیر تکنیکهای ریاضی و هوش مصنوعی فراهم میکند.
۳-۲ تحلیل اگزرژی
یک تحلیل اگزرژی مکان، اندازه و همچنین منابع ناکارآمدی ترمودینامیکی در یک سیستم را مشخص مینماید. این اطلاعات که از طریق دیگری (مثلاً تحلیل انرژی یا قانون اول) قابل دستیابی نمیباشند برای بهبود دادن راندمان کل و همچنین کارآیی اقتصادی یک سیستم و یا برای مقایسهی عملکرد سیستمهای مختلف بسیار سودمند میباشند. همچنین یک تحلیل اگزرژی، اگزرژی هر یک از جریانها، مقدار واقعی اتلاف انرژی و یا بعبارتی ناکارآمدیهای ترمودینامیکی (تخریب اگزرژی و اتلاف اگزرژی) و همچنین راندمان اگزرژتیک را برای هر یک از اجزای سیستم تعیین مینماید. در اینجا بعنوان قرارداد، کاری که بر روی یک سیستم انجام میگیرد و همچنین حرارت منتقل شده از سیستم منفی و کاری که توسط سیستم انجام میگیرد و حرارت داده شده به سیستم مثبت در نظر گرفته میشوند.
۳-۲-۱ اجزای اگزرژی
اگزرژی عبارت است از حداکثر کار مفید تئوری (کار محوری یا الکتریکی) که میتوان از یک سیستم حرارتی بدست آورد وقتی به حالت تعادل ترمودینامیکی با محیط برده میشود و تنها با محیط اطراف خود برهمکنش داشته باشد. یا بطور معادل میتوان گفت اگزرژی عبارت است از حداقل کار تئوری (محوری یا الکتریکی) مورد نیاز برای اینکه یک مقدار از ماده را از حالتی که در تعادل با محیط میباشد به یک حالت مشخص ببرد. بنابراین میتوان چنین تعبیر کرد که اگزرژی نشان دهنده میزان انحراف حالت یک سیستم نسبت به حالت محیط میباشد.
محیط یک سیستم بزرگ در حالت تعادل میباشد که متغیرهای حالت (T0,P0) و پتانسیل شیمیایی اجزای شیمیایی موجود در آن هنگامی که در فرآیندهای ترمودینامیکی به تبادل جرم و حرارت با سیستمهای دیگر میپردازد، ثابت میماند. این نکته مهمی است که هیچ واکنش شیمیایی نمیتواند بین اجزای شیمیایی محیط صورت گیرد. محیط عاری از هر گونه بازگشت ناپذیری است و اگزرژی محیط برابر صفر میباشد. محیط درواقع قسمتی از فضای اطراف هر سیستم میباشد.
در غیاب اثرات هسته ای، مغناطیسی، الکتریکی و کشش سطحی، اگزرژی کل یک سیستم Esys میتواند به چهار جز تقسیم گردد:

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت azarim.ir مراجعه نمایید.

(۳-۱)

زیروند sysاگزرژی کلی و اگزرژی فیزیکی را از سایر مقادیر اگزرژی بواسطه شامل بودن انتقالهایی که مرتبط با جریانهای مواد میباشد، متمایز میسازد.
اگزرژی کل به ازای واحد جرم esys بصورت زیر خواهد بود:

(۳-۲)

اگزرژی فیزیکی برای یک سیستم ترمودینامیکی بوسیله رابطهی زیر محاسبه میگردد:

(۳-۳)

که S و U و V به ترتیب نشان دهندهی انرژی داخلی، حجم و آنتروپی سیستم میباشند. زیروند ۰ بیانگر حالت همان سیستم در دمای و فشار محیط میباشد.
نرخ اگزرژی فیزیکی که مربوط به جریان جرمی میباشد و با زیروند ms نشان داده میشود عبارت است از:

(۲-۶۴)

نسبت فشار ترموکمپرسور و از ورودیهای برنامه، بسته به نوع ترموکمپرسور انتخابی است.  و  بهترتیب فشار بخار خروجی از ترموکمپرسور و مکش را نشان میدهند. یکاهای مورد استفاده در اینجا برای فشار (kPa) بودهاست.

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.

(۲-۶۵)

و  بهترتیب آنتالپیهای مخصوص بخار خروجی از بویلر بازیاب و بخار مکششده (kJ/kg) هستند.  نیز آنتالپی مخصوص بخار خروجی از ترموکمپرسور است. حال با ترکیب قوانین اول ترمودینامیک برای ترموکمپرسور و دیسوپرهیتر به رابطهی جالب زیر برای یافتن مقدار دبی بخار لازم از بویلر بازیاب میرسیم:

(۲-۶۶)
(۲-۶۷)
(۲-۶۸)

و  بهترتیب آنتالپیهای مخصوص بخار و مایع اشباع در فشار خروجی از ترموکمپرسور که همان فشار خروجی از دیسوپرهیتر نیز هست میباشند.  دبی جرمی کل خروجی از دیسوپرهیتر[۱۵] است که به درون لولههای افکت اول میرود. این همان پارامتری است که در ابتدا حدس زده میشود و در یک حلقهی آنقدر دچار تغییر (بالا یا پایین) میشود تا ظرفیت تولید آب شیرین به مقدار مدنظر طراحی برسد. با حدس آن، دبی مورد نیاز بویلر بازیاب، دبی بخار مکششده و دبی مایع اشباع مورد نیاز در دیسوپرهیتر (  ) طبق رابطههای(۲-۶۶)، (۲-۶۷) و (۲-۶۸) نیز بهدست میآیند و با تصحیح آن در پروسههای برنامه، مقادیر هر ۳ دبی جرمی گفتهشده نیز اصلاح میشود.
البته باید دقت کرد که بهدلیل حدسی بودن  ، پس از طی پروسههای کل افکتها و یافتن مقدار جدید این فشار، مقدار آن با مقدار جدید جایگزین میشود که این خود، مقدار فشار تخلیه از ترموکمپرسور (  ) و نسبت مکش حدسی اولیه را تغییر میدهد که نسبت مکش جدید با کمک رابطهی ال-دسوکی و ال-اتونی طبق رابطهی (۲-۶۹) حاصل میشود]۱۳ [:

بهینه سازی ترمواکونومیک و اگزرژو اکونومیک بویلربازیاب حرارت سیکل ترکیبی و سیستم تولید …

در این رابطه  ،  و  بهترتیب دماهای بخار تولیدی افکت آخر و ورودی به کندانسور، آب تغذیه (خروجی گرمشده آب دریا از کندانسور) و آب دریا است. همچنین مقدار  معرفیشده در اینجا اندکی با رابطهی معرفیشده برای افکتها متفاوت است که بهشکل زیر تعریف میگردد:

(۲-۶۹)
برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  pipaf.ir  مراجعه نمایید.

(۲-۵۶)

ضریب انتقال حرارت آب در حال گرم شدن درون لولههای کندانسور:
ضریب انتقال حرارت آب شور داخل لوله برای سیستمهای آبشیرینکن توسط وانگنیک بهشکل زیر ارائه شده است]۱۳ [:

(۲-۵۷)

در رابطهی بالا، T دمای میانگین ورودی و خروجی آب شور کندانسور است که بهصورت  تعریف میشود و برحسبC ᵒ است. همچنین X نیز غلظت آب شور داخل لولهها و واحد آن برحسب درصد وزنی است.  و  قطر داخلی و خارجی لولهها بر حسب متر میباشند. سرعت جریان داخل لوله  از طریق رابطهی زیر بهدست میآید:

(۲-۵۸)

در این رابطه  دبی جرمی آب خنککن ورودی از دریا (kg/s) است که پس از گرمشدن در کندانسور به دریا بازمیگردد و  دبی جرمی آب تغذیه ورودی به مجموعهی افکتهاست.  تعداد حدسی اولیه برای لولههای کندانسور و Pass بیانگر تعداد مسیرهای لولههای کندانسور است.
ضریب کلی انتقال حرارت در افکتها:
رابطهی آن برحسب شعاع خارجی لولههای افکتها عبارتاست از:

(۲-۵۹)

در اینجا ضریب کلی انقال حرارت افکتها و با یکای (W/m2.K) است. ضرایب رسوب سطح خارجی لولهها که در سمت آب پاششی دریا قرار دارد (  ) در حدود (K.m2/W) 0002/0 و ضریب رسوب سطح داخلی لولهها (  ) که در سمت بخار در حال کوندانس است خیلی نزدیک به صفر است.  ضریب هدایت حرارتی جنس لولههای افکتها و با یکای (W/m.K) میباشد.

تحقیق – بهینه سازی ترمواکونومیک و اگزرژو اکونومیک بویلربازیاب حرارت سیکل ترکیبی و سیستم …

۱-۲-۱۰ راندمان کلی نیروگاههای سیکل ترکیبی
راندمان کلی یک واحد سیکل ترکیبی، به میزان تلفات حرارتی که بین دو واحد صورت میگیرد بستگی دارد. در آرایش سری سیکل ترکیبی با فرض عدم وجود اتلاف حرارتی، کل انرژی حرارتی خروجی از واحد بالایی وارد چرخهی پایینی شده و جهت تولید بخار مورد استفاده قرار میگیرد.
دراین بخش، با فرض عدم وجود اتلاف حرارتی بین دو واحد، به بررسی تأثیر استفاده از سیکل ترکیبی بر رابطهی راندمان کلی نیروگاه پرداخته میشود.
شکل ۱-۱۴: شمای یک نیروگاه سیکل ترکیبی در حالت سری واحدها
برای این منظور یک نیروگاه سیکل ترکیبی غیر مشخص، شامل یک سیکل بالایی و یک سیکل پایینی در نظر گرفته میشود. با فرض به عنوان راندمان سیکل بالایی، به عنوان راندمان سیکل پایینی و به عنوان راندمان کلی سیکل ترکیبی خواهیم داشت:
 
 
پس از جایگذاری روابط:
 
درنتیجه:
 
یا
(۱-۱)  در نتیجه برای دو سیکل کوپل شده با هم با توجه به رابطهی (۱-۱) خواهیم داشت:
(۱-۲)
رابطهی (۱-۲) نشان میدهد راندمان دو سیکل کوپل شده باهم در حالت سری، برابر است با: مجموع راندمان تکتک سیکلها منهای حاصلضرب راندمان آنها درهم. از این رو با ترکیب دو سیکل مجزا با یکدیگر، به راندمانی دست خواهیم یافت که در صورت مجزا بودن سیکلها، امکان دستیابی به آن میسّر نخواهد بود (راندمانی بالاتر از راندمان سیکلهای مجزا).
۱-۳ کلیات شیرین سازی آب
۱-۳-۱ تعریف نمکزدایی:
نمکزدایی عبارت است از انجام عملیات روی آب شور، بد مزه یا آلوده، جهت زدودن نمک اضافی و بقیه ی مواد معدنی و آلوده از آن و یا به طور کلی تر نمک زدایی شامل زدودن نمکها و مواد معدنی است. در این فرایند آب به گونه ای به آب شیرین برگردانده میشود که جهت مصرف یا آبیاری مناسب باشد. بعضی از مواقع محصول فرایند نمکزدایی، فراورده نمک خوراکی است که این فرآورده از نظر اقتصادی مورد توجه است.
۱-۳-۲ روشهای آب شیرین کنی
به طور کلی میتوان روشهای آب شیرینکنی را به دو بخش اصلی: گرمایی وغشایی تقسیم نمود. در ایران و جهان روشهایی مانند: اسمز معکوس، تبخیر ناگهانی چند مرحلهای، تقطیر چند مرحلهای، متراکم سازی مکانیکی بخار آب و تقطیر چند مرحله ای-چگالش گرمایی بخار طرفداران فراوانی دارند. در این مقاله با توجه به استقبال گسترده از این روشها، تلاش خواهد شد تا بهترین روش برای معیارهای پیشرو انتخاب گردد.
۱-۳-۲-۱ تقطیر چند مرحلهای (MED)
تقطیر چند مرحلهای یکی از روشهای گرمایی آب شیرینکنی میباشد. در مرحله اول این روش تنها بخشی از آب شور ورودی به سلول تبخیر شده و بقیه آب وارد مرحله دوم می شود که این مرحله فشار کمتری نسبت به مرحله قبلی دارد و بوسیله بخار ایجاد شده در مرحله اول، گرما داده میشود تا با این عمل دمای بخارکاهش یافته و به مایع تبدیل شود که این چرخه چندین مرحله ادامه مییابد.
شکل ۱-۱۵ : شماتیک یک واحد MED
۱-۳-۲-۲ اسمز معکوس (RO)
اسمز معکوس یکی از روشهای غشایی-مکانیکی میباشد. در این روش از غشاهای نیمه تراوا استفاده میشود که مبنای عمل این غشاها جداسازی یونها و ناخالصیهای آب میباشند. آب شور با عبور از داخل این غشاها، نمک خود را باقی گذاشته و آب شیرین بدست میآید.
 
شکل ۱-۱۶: شماتیک نحوه عملکرد غشای یک واحد RO
۱-۳-۲-۳ متراکم سازی مکانیکی بخار آب (MVC)
این روش نمکزدایی یکی از روشهای تک مرحلهای آب شیرینکنی گرمایی- مکانیکی میباشد. در این روش، آبشور مقداری گرما داده میشود سپس بر روی لولههای سلول اسپری شده و مقداری از آن تبخیر میشود. بخار حاصل بوسیلهی لولههای مکش از سلول تخلیه شده و جهت متراکم سازی وارد کمپرسور میشود.
۱-۳-۲-۴ تبخیر ناگهانی چند مرحلهای (MSF)
 
شکل ۱-۱۷: شماتیک یک واحد MSF
این روش نمکزدایی یکی از روشهای گرمایی است که شامل مراحل تقطیر و میعان میباشد. در مرحله گرم کردن، بخار موجود با دادن گرمای خود به آب شور میعان مییابد سپس آب دریای گرم شده وارد مرحله اول میشود (که دارای فشار پایین است). ورود ناگهانی آب داغ به اتاقکی با فشار کم، باعث جوشیدن بسیار سریع آن میشود. این فرآیند چندین مرحله ادامه می یابد و نهایتاً بخار ایجاد شده متراکم و به آب تبدیل میشود.
۱-۳-۲-۵ تقطیر چند مرحله ای چگالش- گرمایی بخار(MED-TVC)
این روش بر اساس تبخیر و میعان آب دریا در خلاء که در درون سلولها گنجانده شده، طراحی گردیده است. آب دریا بر غشای نازک لولههایی که در سلول نصب شده است اسپری میشود و به وسیله گرمای حاصل از جریان بخار آب درون لولهها تبخیر میگردد. نهایتاً بخشی از بخار آب تولید شده در مرحله ی آخر بعد از اختلاط با بخار انگیخته به لوله مرحله ی اول باز میگردد و بخش دیگر وارد کندانسور شده و به آب تبدیل میشود.
جدول ۱-۱: بازهی فشار و دمای استفاده از انواع آب شیرینکنها
۱-۳-۳ ارزیابی معیارها
۱-۳-۳-۱ مقدار انرژی مورد نیاز
بدیهی است در پروژههایی مانند آب شیرینکنی که نیاز بسیار بالایی به انرژی دارند باید میزان انرژی مورد نیاز پروژه سنجیده شود و در صورت وجود زیر ساخت اقدام به ساخت پروژه گردد. در غیر این صورت اقدام به ایجاد زیرساختهای مورد نیاز گردد تا پروژه به دلیل کمبود منابع انرژی به چالش کشیده نشود.
۱-۳-۳-۲ هزینه تولید

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.

پژوهش – بهینه سازی ترمواکونومیک و اگزرژو اکونومیک بویلربازیاب حرارت سیکل ترکیبی و سیستم تولید …

شکل۱-۳: طبقه بندی بویلرهای بازیاب حرارت
بویلرهای بازیاب حرارت براساس کاربردهای مختلفی که دارند طبقهبندی میشوند. در شکل (۱-۳) نمونهای از طبقه بندی آنها آورده شده است.
در ادامه طبقهبندیهای انجام شده بر اساس گردش سیال عامل، سیستم آتشزایی و سطوح فشار که مهمترین مشخصهی طبقهبندی میباشد مورد بررسی قرار میگیرد.
۱-۲-۵ طبقه بندی انواع بویلرها بر اساس چگونگی گردش سیال عامل
۱-۲-۵-۱ سیستم گردش طبیعی
دارای لولههای عمودی است و جریان داغ گازهای عبوری از آنها افقی میباشد. در این سیستم، اختلاف دانسیته بین سیال سرد در لولههای پایین برنده با مخلوط آب و بخار در لولههای بالابرنده، موجب ایجاد نیروی رانش شده و سیال را در مدار چرخشی خود به حرکت در میآورد.
 
شکل۱-۴: بویلر بازیاب حرارت با انواع سیستم گردش آب a) گردش طبیعی b)گردش اجباری c) یک بار گذر
۱-۲-۵-۲ سیستم گردش اجباری
دراین سیستم لولههای حامل سیال عامل، افقی بوده و جریان گازهای عبوری از لولهها، عمودی است. در سیستم گردش اجباری نیروی رانش سایل از لوله های افقی مولد بخار، توسط پمپ تولید میشود.
۱-۲-۵-۳ بویلرهای یکبار گذر (فوق بحرانی)(Once Through Boiler):
بویلرهای بدون درام که دارای فشار فوق بحرانی میباشند به بویلرهای بنسون معروفند. در این نوع بویلر طراحی مجموعه محفظهی احتراق و لولههای دیوارهای به نحوی است که کلیهی آب تغذیه کنندهی موجود در لولههای دیوارهای پس از طی محفظهی احتراق و لولههای دیوارهای به بخار تبدیل شده و مستقیماً به سمت مافوقگرمکنها هدایت میگردند، لذا این بویلرها بدون درام هستند. از آنجاییکه بویلرهای بنسون دارای فشار بالایی هستند، تکنولوژی پیشرفتهای برای ساخت آنها مورد نیاز است، ولی به علت عدم وجود درام، وزن کمتری نسبت به بویلرهای زیر فشار بحرانی (درامدار) دارند. در بویلرهای بنسون حجم مشخصی از آب تغذیه با یکبار گردش در بویلر باید به بخار تبدیل شود. به عبارت دیگر عدد سیرکولاسیون، یک میباشد. ولی از آنجا که این بویلرها بالای فشار بحرانی کار می کنند، برای افزایش طول لولههای دیوارهای، بر خلاف بویلرهای درام دار لولهها را بهصورت مورب در روی دیوارهها طراحی میکنند تا ارتفاع بویلر کاهش یابد. همچنین ضخامت لولههای دیواره‌ای به علت بالا بودن فشار، بیشتر از ضخامت لولههای بویلرهای درامدار است. در ابتدای راهاندازی بویلرهای بنسون برای جداسازی آب و بخار از هم از سیکلون استفاده میکنند که با استفاده از خاصیت گریز از مرکز، آب و بخار را از هم جدا میکند و در حالت کارکرد دائم بویلر, از مدار خارج میگردند. همچنین به علت پایین بودن عدد سیرکولاسیون کنترل آنها نسبت به بویلرهای درامدار دشوارتر است و به دلیل نداشتن درام در شرایط اضطراری ذخیره آب و بخار نخواهند داشت.
۱-۲-۶ طبقه بندی بویلرهای سیکل ترکیبی بر اساس سیستم آتشزایی
بر این اساس دو نوع بویلر بازیاب حرارت میتواند وجود داشته باشد :
۱-۲-۶-۱ بویلر بازیاب حرارت بدون احتراق اضافی
در این نوع ، دود خروجی از اگزوز توربین گاز که حجم بالا و دمای زیادی (دمای گاز خروجی در بار اسمی در حدود ۵۰۰ درجه سانتیگراد است) دارد به بویلر بازیاب حرارت هدایت میشود و به جای مشعل و سوخت در واحدهای بخاری، جهت تولید حرارت به کار می رود. بخار تولید شده نیز توربین بخار را به چرخش در می آورد. این امر باعث بالا رفتن راندمان مجموعه نیروگاهی می گردد، ضمن آنکه هزینههای بهره برداری به ازای هر کیلووات تا حد قابل ملاحظهای کاهش پیدا میکند. این مجموعه برای تولید برق پایه استفاده میشود و کارآیی آن در صورتی که فقط برای تولید برق به کار رود تا بیش از ۵۰ درصد هم بالا می رود.
در مناطق سردسیر با بکارگیری توربین بخار با فشار خروجی زیاد (Back pressure) به جای کندانسور و برجخنککن در تأمین آب گرم و بخار مصرفی گرمایش مناطق شهری و صنعتی نیز استفاده میشود که در این صورت راندمان تا ۸۰ درصد هم افزایش می یابد.
در شکل زیر نمونهای از شمای حرارتی نیروگاههای سیکل ترکیبی بدون مشعل آورده شده است:
 
شکل ۱-۵: شمای حرارتی یک نیروگاه سیکل ترکیبی بدون مشعل
۱-۲-۶-۲ بویلرهای بازیاب حرارت با احتراق اضافی
در نیروگاههای سیکل ترکیبی بدون مشعل، کارکرد بخش بخار وابستگی کامل به کارکرد توربین گاز دارد. در مواردی که نیاز به کارکرد دائمی بخش بخار وجود دارد با تعبیهی مشعل در بویلر، میتوان به هنگام کاهش قدرت توربین گاز به علت تغییر شرایط محیطی کاهش قدرت توربین بخار را به حداقل رساند و حتی به گونهای طراحی را انجام داد که در صورت توقف بخش گاز کارکرد قسمت بخار با اشکال مواجه نگردد، عملکرد مستقل این دو بخش تأمین میشود و بدین ترتیب، این نوع نیروگاهها شکل گرفتهاند.
این نوع سیکل ترکیبی عموماً به منظور بالا بردن قدرت و جلوگیری از نوسانات قدرت توربین بخار با تغییر بار توربینگاز به کار گرفته می شود. امکان کارکرد واحد بخار در نقطه کار مناسبتر با تعبیه مشعل ساده، به کارگیری سوخت مناسب و استفاده از گاز داغ خروجی توربینگاز به عنوان هوای دم عملی است. به کارگیری این نوع واحدها در مواردی که علاوه بر تامین انرژی الکتریکی، تأمین آب مصرفی و یا بخار مورد نیاز واحدهای صنعتی نیز مد نظر باشد، عمومیت دارد .
شکل زیر نمونه ای از شمای حرارتی نیروگاههای سیکل ترکیبی با مشعل را نمایش میدهد :
 
شکل ۱-۶: نمونهای از شمای حرارتی نیروگاههای سیکل ترکیبی با

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.

مشعل
بویلرهای بازیاب حرارت با نصب سیستم احتراق اضافی به دو صورت زیر میباشد:
۱-۲-۶-۲-۱ بویلرهای با مشعل اضافی محدود شده
این نوع بویلرها مشابه واحدهای بدون احتراق اضافی میباشند. در این نوع از بویلرها، حدکثر دمای گازهای خروجی از توربین باید بین ۹۰۰-۸۰۰ درجه سلسیوس باشد. سوخت مورد استفاده در این بویلرها میتواند مازوت یا گاز باشد ولی در بویلرهای ساده و بدون خنککن، محفظهی احتراق با سوخت گاز مناسبتر است، زیرا هم انتقال حرارت تشعشعی کمتر و هم قابلیت اشتعال بیشتری دارند. انواع مختلفی از سوختها را میتوان در بویلرها مورد استفاده قرار داد که رایجترین نوع سوخت برای آن گاز متان یا گاز طبیعی است.
۱-۲-۶-۲-۲ استفاده از توربین گاز جهت پیش گرم کردن هوای دم بویلر
این نوع سیکل ترکیبی مشابهت زیادی با سیکل بخار معمولی دارد با این تفاوت که در نیروگاه بخاری ساده از سیستم پیشگرمکن هوا و فن تأمین کننده هوای دم که خود مصرف کننده انرژی است استفاده میگردد. لیکن در این گونه سیکل ترکیبی، سیستم گرمایش و فن دمنده هوای احتراق کوره را توربین گاز بر عهده گرفته است. بدین ترتیب راندمان واحد بخاری ساده با جانشین کردن سیستم تأمین هوای دم با توربین گاز، بهطور نسبی بهبود مییابد.
معمولاً این نوع سیکل ترکیبی در نیروگاههای بخاری بزرگ که سوخت آن ذغال سنگ و یا مازوت میباشد، به کار میرود. قدرت تولیدی توربین گاز در این نوع سیکل حداکثر ۲۰ درصد قدرت تولید کل نیروگاه است.
۱-۲-۶-۲-۳ بویلرهای با حداکثر احتراق اضافی
در نیروگاههایی که از این نوع بویلرها استفاده میکنند اساس کار سیکل بخار میباشد و توربین گاز برای بهبود راندمان کلی نیروگاه به کار میرود. پروسه بخار تقریباً مشابه نیروگاههای بخاری معمولی بوده و در بیشتر موارد نیروگاه شامل باز گرمکن و چند گرمکن آب تغذیه میباشد.
۱- ۲-۷ طبقه بندی بویلرهای بازیاب حرارت بر اساس سطوح فشار بخار
اساس کار نیروگاههای سیکل ترکیبی، به بازیافت انرژی موجود در جریان گازهای داغ خروجی از توربین گاز و تولید بخار در بویلر بازیاب حرارت بین واحدهای گاز و بخار در بویلر بازیاب حرارت صورت میگیرد لذا سطوح مختلف فشار به کار گرفته شده در ساختار آنها، مهمترین نقش را در میزان بازیافت انرژی ایفا میکنند.
۱-۲-۷-۱ بویلرهای بازیاب حرارت تک فشاره
سادهترین نوع بویلرهای بازیاب حرارت، انواع تک فشار آنها میباشد که درسیکلهای ترکیبی مورد استفاده قرار میگیرد. سیکلهای تک فشار در سادهترین حالت خود، شامل یک یا چند توربین گاز، یک بویلر بازیاب حرارت، یک توربین بخار تحت کندانس و یک کندانسور میباشد.
شکل۱-۸:پرفیل دمایی بویلر بازیاب تک فشاره در حضور هوازدا
شکل۱-۷:شماتیک بویلر بازیاب تک فشاره در حضور هوازدا

همیومورفیسم فراکتالی برای سیستم های تکرار توابع- قسمت ۱۴

تعریف ٣.۴.٣. فرض م کنیم∈ وی همسای باز از نقطهیباشد. در اینصورت
C= {∈ Diff1(M) | g() ⊂ ∧ ∀∈ V , g ∈ Γ(x)}.
در ۱C -توپولوژی،Cی مجموعهی باز است.
تبصره ٣.۴.۴. ن اشتα CV → V که هر ن اشت درCرا به نقطهی ثابت آن ن اشت درV م برد، پیوستهاست.
تعریف ٣.۴.۵. مجموعهی نقاطp1,p2,…,pm+1} ⊂ R} مستقل آفین نامیده م شود اگر مجموعهی
، مستقل خط باشد.
قضیه ٣.۴.۶. فرض م کنیم {۱+L = {S1,S2,…,Sm که برای هر ۱+S∈ C،۱ ≤ ≤ m . و
{(۱+α(S1)(S2),…,α(Sm} مستقل آفین باشند دراینصورت مجموعهی فشردهی با درون ناتهF وجود دارد
بهطوریکه سیستم ت رار توابع (۱+IFS(F;S1,S2,…,Sm کمین است .
٣.۴. مجموعههای پایا با درون ناته ٣٧
برهان. در لم ٢.٣.٣ نشان دادیم که سیستم ت رار توابع (۱+IFS(F;S1,S2,…,Sm سیستم کمین است. بنابرایندر اینجا کافیست نشان دهیم که درون مجموعهیناته است. برای اینمنظور فرض م کنیم⊂ RوS1,S2,…,Sm+1} ⊂ CV} بهطوریکه زیرمجموعهی {(۱+α(S1)(S2),…,α(Sm} مستقل آفین است. علاوهبر این،Sها را طوری انتخاب م کنیم که ((DSi(α(Si مضرب از همان باشد. حال سیستم خط = ˜L
{۱+K1,…,Km} را در نظر م گیریم بهطوریکه
Ki(x) = DSi(α(Si))(− α(Si)) + α(Si, i = ۱,۲,…,m + ۱
اگر لازم باشد، با منقبض کردنK، ها بهدلخواه بهSها روینزدی م شوند. واضح است که مجموعهی{(۱+F˜ = conv{α(S1)(S2),…,α(Sm تحت ˜L پایاست.حال (˜αi′ ⊂ int(F را نزدی به (α(Si در نظر م گیریم. فرض م کنیم
,
در اینصورت داریم,… ⊂ (۲F⊂ L˜(F2) ⊂ … ⊂ L˜n(Fو این ایجاب م کند که
.
از آنجاکهSها بهدلخواه بهKها روینزدی هستند، پس,… ⊂ (۲F⊂ L(F2) ⊂ … ⊂ Ln(F.(Ln(F2) ⊂ int(F ∪
۰≥nو این اثبات قضیه را کامل م کند.
در ادامه مثال از سیستمهای ت رار توابع که توسط دو انقباض آفین ایجاد شدهاند و ی مجموعه پایای کمین بادرون ناته رویR، برای هر۰ ⩾، دارند را ارائه م دهیم.
مثال ٣.۴.٧. دو ن اشت آفین را بهصورت زیر در نظر م گیریم
S, S: R −→ R,
بهطوریکه
مقدارε را م توانیم طوری اختیار کنیم که دو ن اشت آفین فوق پیوسته و انقباض باشند. زیرا اگر تعریف کنیم
در اینصورت ۱(,۰) ∈و داریم
d(S1(x),S1(y)) = d(S2(x),S2(y)) ⩽ qd(x,y) ; ∀x,y ∈ R.
٣٨
(کهمتر اقلیدس است). حال فرض م کنیمی بازه باز درR باشد که برای ۲,۱=diam(D۱, i
داریمSi(D) ⊆ . دراینصورت (۲D;S1,S) ی سیستم ت رار توابع انقباض تش یل م دهد. فرض م کنیمK مجموعه تمام زیرمجموعههای فشرده و ناته ازوL ن اشت رویباشد که با ضابطهی (٢.٣) تعریفم شود. اکنون اگر فرض کنیمی بازه به طول واحد باشد بدیه است که (⊂ L(B. با توجه به قضیه ٩.٢.٣و نتیجهی آن باید⊂ باشد کهجاذب منحصربفرد برای سیستم ت رار توابع ایجاد شده بهوسیله انقباضهای۱S و ۲S م باشد. این جاذب ی مجموعهی کمین است که بازه واحدی را شامل م شود. بنابراین ی مجموعهکمین با درون ناته داریم.
فصل ۴

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت azarim.ir مراجعه نمایید.

سیستمهای دینامی ت رار توابع دوآفین

١ . ۴ هندسه توابع دوآفین
٢ . ۴ سیستمهای ت رار توابع دوآفین
٣ . ۴ همیومورفیسم فراکتال
در فصل قبل در خصوص سیستمهای ت رار توابع بحث گردید و ضمن معرف سیستم ت رار توابع انقباض ، تعاریفو قضایای مربوط به ویژگ های آن بیان شد. در این فصل به معرف سیستمهای ت رار توابع دوآفین م پردازیم.آشنای با ساختار توابع دوآفین نقطهی شروع بحث ما خواهد بود. عمده مطالب این فصل بر اساس ی از مقالاتبارنزل و وینس [۶] است که در آن تلاش شده است که از توابع دوآفین جهت تش یل سیستم استفاده گردد.

١.۴ هندسه توابع دوآفین

ی از مقالات اصل حساب تقریب زدن توابع غیرخط بهوسیله توابع خط است که این مفهوم اساس در مشتقی تابع بهکار گرفته م شود. در این بخش به معرف توابع آفین و دوآفین م پردازیم که زمینه لازم را برای معرفسیستمهای ت رار توابع دوآفین فراهم م کنند.
تعریف ۴.١.١. تابع: R→ Rآفین نامیده م شود اگر ی تابع خط: R→ Rو ی بردار∈ Rوجود داشته باشد بهطوریکه برای هر∈ Rداشته باشیم
A(x) = L(x) + b.

تحقیق دانشگاهی – همیومورفیسم فراکتالی برای سیستم های تکرار توابع- قسمت ۱۱

که این ی تناقض م باشد. لذامنحصر بفرد است.

٢.٣ سیستمهای ت رار توابع

در این بخش به بررس سیستمهای که توسط چند ن اشت بهوجود م آیند م پردازیم که به این سیستمها، سیستمهایت رار توابع م گویند.
تعریف ٣.٢.١. فرض کنید (X,d) ی فضای متری و {F = {f1,f2,…,fk ی مجموعهی متناه از ن اشتهایرویX باشد. نیمگروه تولید شده توسطF تحت عمل ترکیب توابع، که آنرا با نماد +>< نمایش م دهیم، رادر نظر ب یرید
>+= {→ X;fino…ofii∈ {۱,۲,…,k}} ∪ {id → X}.
سیستم ت رار توابع تولید شده توسطF که به اختصار با (IFS(X,F نمایش داده م شود، چیزی جز عمل نیمگروه+>< روی مجموعهX نم باشد. درصورت که ن اشتهای {f1,f2,…,fk} انقباض باشند سیستم ت رار توابعتولید شده توسط آنها را سیستم ت رار توابع انقباض م نامیم.
با بهرهگیری از مفاهیم دینامی نمادین برای یω ∈ Σ+که …ω ω۱ω۲ω۳…ωn قرار م دهیم
fwn := fwno…ofw1.
که ۱
fω(x) = fω۱(x), fω۲(x) = fω۲ofω۱(x),

fωs(x) = fωso…ofω۱(x).
بنابراین برای هرω ∈ Σ+و هر∈ N با توجه به تعریف نیمگروه داریم  .
لازم به ذکر است که +>nlim→∞ fω/< F .
تعریف ٣.٢.٢. مجموعهی {S = {S1,…,Sk از ن اشتهای انقباض رویرا در نظر ب یرید. مجموعهی ناتهو فشردهدررا ی مجموعه پایا برای (IFS(X,S گوییم هرگاه  .
تعریف ٣.٢.٣. مجموعهی {S = {S1,…,Sk از ن اشتهای انقباض رویرا در نظر ب یرید. مجموعهی ناتهو فشردهدررا ی جاذب برای (IFS(X,S گوییم هرگاه
,
که در اینجا
dH(fωn(x),A) = ainfA{d(fωn(x),a)}.

یادآوری ٣.٢.۴. فرض کنید (X,d) ی فضای متری و (K(X مجموعهی تمام زیرمجموعههای بسته، کراندار وناته ازX باشد. یδ – همسای از (∈ K(X را بهصورت زیر تعریف م کنیم
N(A,δ) = {∈ : ∃∈ A s.t. d(x,a< δ},
بههمین طریق، اگر (A,B ∈ K(X آن اه
dH(A,B) = inf{δ ⊆ N(B,δ) ∧ ⊆ N(A,δ)}.
گزاره ٣.٢.۵.dی متر روی فضای (K(X م باشد که به متر هاسدورف [۱۳] مشهور است.
برهان. شرایط متر را برایdبررس م کنیم.
برای هر (A,B ∈ K(X اگرباشد، آن اه بدیه است که ۰=(dH(A,B. از طرف دی ر فرض م کنیم
dH(A,B) = 0 ⇒ inf{δ ⊆ N(B,δ) ∧ ⊆ N(A,δ)} = ۰.
بنابراین برای هر، داریم  . پس برای هر∈ ، م توانیمx∈ را طوری انتخاب کنیم که  . چونی مجموعه بسته است لذا∈ . در نتیجه⊆ . به روش مشابه م توان نشان داد
.⊆ که
نشان م دهیم (dH(A,B) = dH(B,A. طبق تعریف متر هاسدورف داریم
d A,B ⊆ N B,δ B ⊆ N A,δ }
٣.٢. سیستمهای ت رار توابع
فرض م کنیم (∈ K(X، نشان م دهیم (dH(A,C) ⩽ dH(A,B) + dH(B,C. برای این منظور فرض
م کنیم که اگرdH(A,B< δ و ′dH(B,C< δ، آن اه واضح است که
CA ⊆ N⊆ N((C,δA,δ ++δδ)).,
در نتیجه طبق تعریف متر هاسدورف داریم ′dH(A,C) ≤ δ δ، و این ایجاب م کند که
dH(A,C) ⩽ dH(A,B) + dH(B,C).
گزاره ٣.٢.۶. اگر (X,d) ی فضای متری کامل و  ی دنباله کش درX باشد برای هرN ∈ N دنبالهxn}n} وجود دارد بهطوریکه

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  fotka.ir  مراجعه نمایید.