پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 399 |
| تعداد مقالات | 5,389 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,288,026 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,882,768 |
طراحی و ارزیابی یک سیستم نوین تولید چندگانه بر پایه سوخت بیوگاز با بازیابی حرارتی هوشمند | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 11، دوره 54، شماره 7، مهر 1401، صفحه 1673-1700 اصل مقاله (2.25 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2022.20600.7269 | ||
| نویسندگان | ||
| مریم حسن زاده1؛ هادی غائبی* 2؛ میلاد فیلی3 | ||
| 1دانشگاه محقق اردبیلی | ||
| 2محقق اردبیلی-فنی و مهندسی- مهندسی مکانیک | ||
| 3گروه مکانیک دانشگاه محقق اردبیلی | ||
| چکیده | ||
| در این مطالعه، یک سیستم تولید چندگانه بر پایه سوخت بیوگاز ارائه شده است. به این منظور ابتدا عملکرد سیستم از دیدگاه قانون اول ترمودینامیک شبیه سازی شده و در ادامه به منظور مشخص کردن کارآیی هر زیر سیستم و میزان تلفات و هدررفت انرژی، عملکرد سیستم از دیدگاه قانون دوم مورد بررسی قرار گرفته و همچنین آنالیز اقتصادی اگزرژواکونومویک به کار رفته است. در ادامه به منظور نشان‌دادن تأثیر استفاده از موتور استرلینگ، عملکرد سیستم در دو حالت مختلف با موتور استرلینگ و بدون آن بررسی شده و در نهایت مطالعه پارامتری جامعی به منظور پی بردن به رفتار معیارهای عملکردی سیستم با پارامتر‌های طراحی انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که سیستم ارائه شده در زمان کار با موتور استرلینگ، به ترتیب توانایی تولید kW986، kW 137/5، 8/39 و kg/h 2/96 توان الکتریکی، سرمایش، آب شیرین و هیدروژن خالص را دارد و در این حالت بازده انرژی و اگزرژی سیستم نسبت به حالت بدون موتور استرلینگ حدود 2/96% و 7/89% بهبود یافته به ترتیب برابر با 37/3% و 32/08% محاسبه شده‌اند. همچنین در این حالت هزینه تولید محصولات سیستم برابر با kWh 0/1086 / $است، که در حالت بدون موتور استرلینگ برابر با kWh0/0998 / $بوده و چیزی در حدود 8/1% کاهش یافته است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| توربین گاز؛ بیوگاز؛ بازیافت حرارتی؛ تولید چندگانه؛ موتور استرلینگ | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Development and Analysis of a Novel Multi-Generation System Fueled by Biogas with Smart Heat Recovery | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Maryam Hassanzadeh1؛ Hadi Ghaebi2؛ Milad Fili3 | ||
| 1UMA | ||
| 2محقق اردبیلی-فنی و مهندسی- مهندسی مکانیک | ||
| 3Mechanical Engineering Department | ||
| چکیده [English] | ||
| This paper presents a novel multi-generation system based on biogas fuel for simultaneous production of goods such as electricity, cooling, freshwater, and hydrogen using smart heat recovery of combustion gases. The performance of the proposed system is investigated in terms of the first and second laws of thermodynamics. Also, to acquire a comprehensive evaluation of operation costs, an exergoeconomic analysis has been performed. Furthermore, a comprehensive parametric study has been conducted to understand the behavior of the system performance parameters with the design parameters. In the following, to show the superiority of using a Stirling engine, the investigation of the present study is performed under two different scenarios. The proposed system could produce 986 kW, 137.5 kW, 8.39 m3/h, and 2.96 kg/h, net output electricity, cooling load, distilled water, and hydrogen while working with the Stirling engine. In this case, the energy and exergy efficiencies of the proposed system are obtained at 37.3% and 32.08%, which are improved by about 2.96% and 7.89%, respectively. In terms of cost metrics, the total unit cost of the products is about 0.1086$/kWh which has increased by 8.1% compared to the non-sterling engine mode. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Gas turbine, Biogas, West heat recovery, Multi-generation, Stirling engine | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] B. Liddle, P. Sadorsky, How much does increasing non-fossil fuels in electricity generation reduce carbon dioxide emissions?, Applied energy, 197 (2017) 212-221. [2] N.E.M. Rozali, S.R.W. Alwi, Z.A. Manan, J.J. Klemeš, M.Y. Hassan, Process Integration techniques for optimal design of hybrid power systems, Applied Thermal Engineering, 61(1) (2013) 26-35. [3] E. Barth, M. Hofacker, Dynamic modeling of a regenerator for the control-based design of free-piston Stirling engines, in: Proc. of 2009 NSF Engineering Research and Innovation Conference, 2009. [4] S.E. Hosseini, M.A. Wahid, N. Aghili, The scenario of greenhouse gases reduction in Malaysia, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 28 (2013) 400-409. [5] H. Nikpey, M. Assadi, P. Breuhaus, P. Mørkved, Experimental evaluation and ANN modeling of a recuperative micro gas turbine burning mixtures of natural gas and biogas, Applied Energy, 117 (2014) 30-41. [6] H. Barzegaravval, S.E. Hosseini, M.A. Wahid, A. Saat, Effects of fuel composition on the economic performance of biogas-based power generation systems, Applied Thermal Engineering, 128 (2018) 1543-1554. [7] P. Ahmadi, I. Dincer, M.A. Rosen, Development and assessment of an integrated biomass-based multi-generation energy system, Energy, 56 (2013) 155-166. [8] H. Rashidi, J. Khorshidi, Exergy analysis and multiobjective optimization of a biomass gasification based multigeneration system, International Journal of Hydrogen Energy, 43(5) (2018) 2631-2644. [9] F.A. Boyaghchi, M. Chavoshi, V. Sabeti, Multi-generation system incorporated with PEM electrolyzer and dual ORC based on biomass gasification waste heat recovery: Exergetic, economic and environmental impact optimizations, Energy, 145 (2018) 38-51. [10] S.G. Gargari, M. Rahimi, H. Ghaebi, Energy, exergy, economic and environmental analysis and optimization of a novel biogas-based multigeneration system based on Gas Turbine-Modular Helium Reactor cycle, Energy Conversion and Management, 185 (2019) 816-835. [11] F. Safari, I. Dincer, Development and analysis of a novel biomass-based integrated system for multigeneration with hydrogen production, International Journal of Hydrogen Energy, 44(7) (2019) 3511-3526. [12] T. Gholizadeh, M. Vajdi, F. Mohammadkhani, Thermodynamic and thermoeconomic analysis of basic and modified power generation systems fueled by biogas, Energy conversion and management, 181 (2019) 463-475. [13] S.E. Hosseini, H. Barzegaravval, M.A. Wahid, A. Ganjehkaviri, M.M. Sies, Thermodynamic assessment of integrated biogas-based micro-power generation system, Energy conversion and management, 128 (2016) 104-119. [14] M. Khaljani, R.K. Saray, K. Bahlouli, Comprehensive analysis of energy, exergy and exergo-economic of cogeneration of heat and power in a combined gas turbine and organic Rankine cycle, Energy Conversion and Management, 97 (2015) 154-165. [15] K.E. Herold, R. Radermacher, S.A. Klein, Absorption chillers and heat pumps, CRC press, 2016. [16] M. Feili, H. Rostamzadeh, T. Parikhani, H. Ghaebi, Hydrogen extraction from a new integrated trigeneration system working with zeotropic mixture, using waste heat of a marine diesel engine, International Journal of Hydrogen Energy, 45(41) (2020) 21969-21994. [17] S. Kaushik, S. Kumar, Finite time thermodynamic evaluation of irreversible Ericsson and Stirling heat engines, Energy Conversion and Management, 42(3) (2001) 295-312. [18] L. Yaqi, H. Yaling, W. Weiwei, Optimization of solar-powered Stirling heat engine with finite-time thermodynamics, Renewable energy, 36(1) (2011) 421-427. [19] A. Nafey, M. Sharaf, Combined solar organic Rankine cycle with reverse osmosis desalination process: energy, exergy, and cost evaluations, Renewable Energy, 35(11) (2010) 2571-2580. [20] F.L. Curzon, B. Ahlborn, Efficiency of a Carnot engine at maximum power output, American Journal of Physics, 43(1) (1975) 22-24. [21] J. Chen, J.A. Schouten, The comprehensive influence of several major irreversibilities on the performance of an Ericsson heat engine, Applied thermal engineering, 19(5) (1999) 555-564. [22] A. Bejan, G. Tsatsaronis, M. Moran, Thermal Design and Optimization John Wiley and Sons, Inc. New York, (1996). [23] R. Palacios‐Bereche, R. Gonzales, S.A. Nebra, Exergy calculation of lithium bromide–water solution and its application in the exergetic evaluation of absorption refrigeration systems LiBr‐H2O, International Journal of Energy Research, 36(2) (2012) 166-181. [24] Y. Cao, H.A. Dhahad, H. Togun, H.M. Hussen, A.E. Anqi, N. Farouk, A. Issakhov, Feasibility investigation of a novel geothermal-based integrated energy conversion system: Modified specific exergy costing (M-SPECO) method and optimization, Renewable Energy, 180 (2021) 1124-1147. [25] T. Ioroi, K. Yasuda, Z. Siroma, N. Fujiwara, Y. Miyazaki, Thin film electrocatalyst layer for unitized regenerative polymer electrolyte fuel cells, Journal of Power sources, 112(2) (2002) 583-587. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 454 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 702 |
||
