مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدل‌سازی سیستم تولید همزمان گرمایش و برق با محرک اولیه موتور استرلینگ از دیدگاه مصرف سوخت و انتشار آلایندگی

نویسندگان
1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
در این مقاله به مدل‌سازی سیستم تولید همزمان گرمایش و برق با محرک اولیه موتور استرلینگ پرداخته شده است. سیستم مورد بررسی متشکل از یک موتور استرلینگ نوع بتا به عنوان محرک اولیه، سیستم یازیافت حرارت، ژنراتور برق و بویلر کمکی می‌باشد. تحلیل بکار برده شده در مورد موتور استرلینگ، تحلیل آدیاباتیک غیرایده‌آل می-باشد. برای افزایش دقت مدل‌سازی، تلفات اصطکاکی و حرارتی موتور استرلینگ نسبت به تحقیقات گذشته مورد بررسی قرار گرفته و تحلیل آدیاباتیک غیرایده‌آل با استفاده از کد عددی توسعه داده شده در نرم افزار متلب، انجام شده است. برای اعتبار سنجی مدل، از مشخصات هندسی و عملکردی موتور استرلینگ جی‌پی‌یو 3 استفاده شده و نتایج با نتایج آزمایشگاهی و سایر مدل‌های گذشته مورد مقایسه قرار گرفته است. سپس یک موتور استرلینگ نوع بتا به عنوان محرک اولیه سیستم تولید همزمان جهت کاربرد‌‌‌‌‌های ساختمانی پیشنهاد شده است. استفاده از سیستم‌های تولید همزمان در کاربردهای ساختمانی وقتی متداول‌تر می‌شود که سیستم از لحاظ میزان مصرف سوخت و انتشار آلایندگی در مقایسه با سیستم‌های تولید انرژی سنتی، مزیت قابل توجهی داشته یاشد. بدین منظور تاثیر فرکانس موتور، طول بازیاب و دمای منبع گرم روی درصد کاهش مصرف سوخت و انتشار آلایندگی سیستم مورد بررسی قرار گرفته و مقادیر مناسب برای پارامترهای طراحی موتور، انتخاب شده است. در نهایت توان الکتریکی و حرارتی به ترتیب برابر با 11263 W و 21653 W و درصد کاهش مصرف سوخت و انتشار آلایندگی به ترتیب برابر با 37% و 42% نسبت به سیستم‌های متداول تولید انرژی حاصل شدند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Modeling of combined heating and power system driven by Stirling engine from the perspective of the fuel consumption and pollution emission

نویسندگان English

mahmood chahartaghi 1
Mohammad Sheykhi 2
1 Assistant Professor
2 Mechanical Engineering Department, Shahrood University of Technology
چکیده English

In this paper the modeling of combined heat and power (CHP) system driven by Stirling engine has been discussed. The system consists of one beta type Stirling engine as the prime mover, heat recovery system, power generator and the auxiliary boiler. The analysis of the Stirling engine is a non-ideal adiabatic analysis. To increase the accuracy of modeling, the frictional and thermal losses of Stirling engine are considered in comparison of other previous studies and the non-ideal adiabatic analysis is performed using a developed numerical code in MATLAB software. For model validation, the operational and geometrical specification of the GPU-3 Stirling engine was used and the results were compared with experimental results and other previous models. Then, one beta-type Stirling engine was proposed as prime mover in cogeneration system for building applications. The use of the cogeneration systems in building applications becomes more common, which system from the perspective of the fuel consumption and pollution emission, have a significant advantage in comparison with the other conventional systems. For this purpose, the effects of engine frequency, regenerator length, and heat source temperature on fuel consumption and pollution emission of system were examined and proper engine design parameters were selected. Finally, the electric power and thermal power were achieved 11263 W and 21653 W, respectively, with reduction in fuel consumption and pollution emission of 37% and 42%, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Combined heating and power CHP
Stirling engine
adiabatic analysis
MATLAB software
GPU-3