مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کاربرد تئوری ساختاری در اصلاح سایت جامع تولید همزمان حرارت و توان

نویسندگان
1 استاد دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
2 عضو هیات علمی دانشگاه شریف و ریاست دانشکده انرژی و محیط زیست واحد علوم و تحقیقات
3 عضو هیات علمی واحد علوم و تحقیقات
4 گروه انرژی، دانشکده انرژی و محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
چکیده
در این مقاله مفاهیم تئوری ساختاری به منظور ارایه یک روش مفهومی جدید جهت اصلاح یک سایت جامع تولید همزمان حرارت و توان توسعه داده می‎شود. در‎این روش سایت جامع به چند ساختار تقسیم و هر ساختار با تاثیر از جزء قبلی اصلاح و بهینه می‎شود. کمینه‎سازی هزینه‎عملیاتی به منظور اصلاح سایت موجود به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است. توزیع دبی بخار در توربین‎های بخار و زیرکش‎های آن، مقدار بخار تولیدی، نوع و مقدار سوخت مصرفی به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته می‎شود. با در نظر‎گرفتن هزینه عملیاتی به عنوان تابع هدف، سایت جامع به سه ساختار شامل توربین‎ها، چیدمان توربین‎ها بین سطوح و تولیدکنندگان بخار تقسیم می‎گردد. استفاده از روش ساختاری باعث ساده نمودن فرایند بهینه‎سازی یک سایت جامع می‎گردد به نحوی که این مساله پیچیده که دارای پارامترهای زیادی است تبدیل به یک مساله بهینه‎سازی ساده می‎شود که می‎توان آن را به روش ساده جستجو و مرتب‎سازی حل نمود. به منظور بررسی عملکرد این روش، یک سایت جامع تولید همزمان حرارت و توان به عنوان مورد مطالعاتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‎دهد که روش ارایه شده ساده‎تر و دارای محاسبات کوتاه‎تر و مفهومی‎تر نسبت به سایر روش‎ها بوده و همچنین دسترسی به جواب را سریع‎تر خواهد نمود. اصلاح سیستم موجود به کمک روش ساختاری موجب کاهش تقریبا %1/ 14 در هزینه عملیاتی و %3/ 14 در مصرف سوخت بدون اضافه کردن تجهیز جدید در سایت جامع می‎گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Constructal Theory Application for Cogeneration Heat and Power Total Site Retrofit

نویسندگان English

Majid Amidpour 1
Majid Abbaspour 2
Hooman Farzaneh 3
Mehrangiz Ghazi 4
چکیده English

A new approach of retrofit design methodology in cogeneration heat and power systems based on constructal theory is presented in this paper. A cogeneration system may consist of different turbines, steam levels and steam generators. The steam demand of each level is determined and should be supplied. The purpose of this paper is to retrofit the existing total site heat and power cogeneration system utilizing the concepts of constructal theory. Developing constructal theory to total site cogeneration systems may lead to divide the total site into different constructs. In this paper the total site cogeneration system will be divided into three constructs: turbines, turbine array between each two levels and steam generators array. Using constructal theory simplifies the total site complex system to a simpler system that can be solved easily by a simple search and sort method. The best configuration of the total site would have the minimum operating cost. Using constructal theory would simplify the optimization procedure of cogeneration systems in addition to reach better conceptual design especially in more sophisticated systems. The methodology is applied to a sophisticated total site heat and power cogeneration system as case study from literatures. The constructal retrofit results 14.1% and 14.3% reduction in operating cost and fuel consumption respectively.

کلیدواژه‌ها English

Cogeneration heat and power
Constructal Theory
Total Site retrofit
Construct
Mass Flowrate