مدلسازی ریاضی و ارائه یک الگوریتم مهندسی جهت تحلیل اقتصادی یک میکروتوربین گازی با نرم افزار EES
تعداد صفحات : 70 با فرمت ورد و قابل ویرایش
چکیده
هدف از این رساله مدلسازی ریاضی و ارائه یک الگوریتم مهندسی جهت تحلیل اقتصادی یک میکروتوربین گازی با استفاده از نرم افزار EES میباشد. پارامترهای طراحی و متغیرهای تصمیمگیری در بهینه سازی این سیستم تولید همزمان، نسبت فشار کمپرسور، نرخ هوای ورودی به سیستم و دمای گازهای ورودی به توربین انتخاب شده اند. در این تحقیق، از مدل اقتصادی ساده لازارتو جهت محاسبه قیمت برق تولیدی و سایر هزینههای مرتبط استفاده شده است. نتایج بهدست آمده گویای این است که کارکرد بهینه سیستم در حداکثر فشار کاری 4 الی 6 بار بوده و کاهش دمای گازهای ورودی به توربین سبب پایین آمدن حداکثر فشار کاری بهینه در آن میگردد. با بالا رفتن دمای گازهای ورودی به توربین، قیمت برق تولیدی سیستم در فشارهای کاری بالا افزایش ناچیزی خواهد داشت و دلیل آن غالب بودن توان و راندمان بالا بر افزایش قیمت ناشی از خرید تجهیزات و خرید سوخت است. از سوی دیگر نتایج تحلیلهای اقتصادی نشان میدهد که در یک میکروتوربین با کارکرد بهینه (نسبت فشار 5 بار و دمای گازهای ورودی به توربین 1000 درجه سلسیوس) راندمان الکتریکی سیستم 24 و راندمان کلی آن 50 درصد است. در این سیستم بهینه قیمت برق تولیدی سیستم در حدود 21 سنت برآورد میگردد. هزینه خرید، نصب و راهاندازی سیستم میکروتوربین با افزایش ظرفیت سیستم بالا رفته و برای حدود 100 کیلووات افزایش ظرفیت سیستم این هزینهها در حدود 44 دلار (متوسط) افزایش دارد.
کلمات کلیدی: مدلسازی ریاضی، تحلیل اقتصادی، میکروتوربین گازی، نرم افزار EES
فهرست مطالب
چکیده 1
فصل اول- مقدمه 2
1-1 مقدمه 2
1-2 بیان مسئله و ضرورت و اهمیت تحقیق 3
1-3 اهداف تحقیق 4
1-4 نوآوری تحقیق 4
1-5 ساختار پایان نامه 5
فصل دوم- معرفی توربینهای گازی 6
2-1 مقدمه 6
2-2 تاریخچهای مختصر از توربینهای گازی 6
2-3 کاربرد توربینهای گازی 7
2-4 تقسیمبندی توربینهای گازی از نظر توان تولیدی 9
2-5 مشخصات کلی نیروگاههای توربین گازی 10
2-6 سیکل توربین گاز (سیکل برایتون) 11
2-7 انواع نیروگاههای توربین گازی 13
2-8 بررسی افزایش قدرت سیکل توربین گازی به روشهای گوناگون 13
2-8-1 بازیابی 14
2-8-2 خنک کاری هوای خروجی از کمپرسور 15
2-8-3 گرمایش مجدد در توربین 16
2-8-4 تزریق آب یا بخار 17
2-9 سیکل ترکیبی 17
فصل سوم- معرفی میکروتوربینهای گازی 18
3-1 مقدمه 18
3-2 میکروتوربینهای دارای رکوپراتور 22
3-3 میکروتوربینهای ساده 24
3-4 میکروتوربینها بر اساس سیستم تولید همزمان برق وگرما 24
3-5 هزینههای سرمایهگذاری میکروتوربینها 26
3-6 راندمان میکروتوربینها درسیستمهای تولید همزمان 27
3-7 مروری بر تاریخچه کار 28
فصل چهارم- مدلسازی ریاضی سیستم 31
4-1 مقدمه 31
4-2 پیکربندی سیستم 31
4-3 فرضیات 32
4-4 روابط حاکم بر عملکرد سیکل 33
4-4-1 کمپرسور 33
4-4-2 محفظه احتراق 33
4-4-3 توربین 34
4-4-4 بازیاب 35
4-4-5 پمپ 35
4-4-6 میکروتوربین گازی 36
4-5 روابط اقتصادی سیستم 36
4-5-1 قیمت خرید تجهیزات 38
4-5-2 قیمت خرید سوخت 40
4-5-3 هزینه خرید، نصب و راهاندازی 41
4-6 روش حل 41
4-6-1 نرم افزار EES 41
فصل پنجم- نتایج 45
5-1 مقدمه 45
5-2 بررسی عملکرد کاری سیستم 45
5-3 بررسی عملکرد اقتصادی سیستم 50
5-4 اعتبارسنجی نتایج 60
فصل ششم- نتیجهگیری و پیشنهادات 61
6-1 نتیجه گیری 61
6-2 پیشنهادات 63
منابع 64
پیوست 1 66
