پایان نامه مقاله تحقیق پروژه دانشگاهی

پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد  مهندسی مکانیک

 

مهندسی تبدیل انرژی

 

استاد راهنما:

 

جناب آقای دکتر احمد فصیح فر

 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
متن پایان نامه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
  این پایان نامه در ابتدا به توجیه و الزامات پرداختن به نیروگاه­های پاک با انرژی­های تجدیدپذیر می ­پردازد و در این جهت و با توجه به پتانسیل انرژی خورشیدی موجود در کشور به معرفی انواع نیروگاه­های خورشیدی پرداخته است. در این تلاش پس از  مطالعه و بررسی خصوصیت و توانایی نیروگاه­های خورشیدی به واسطه­ی قابلیت بالا در تولید توان و ذخیره سازی انرژی در نیروگاه برج مرکزی به طراحی این نیروگاه با سیال عامل مایع (مذاب نمک نیترات) پرداخته شده است. در گام اول، شرایط محیطی مرتبط بررسی شده است، چرا که تابش و موقعیت خورشید در طول زمان، و همچنین درجه حرارت محیط، سرعت باد و جهت آن از عوامل تأثیر گذار بر روی طراحی این نیروگاه می­باشد. لذا در ابتدا به بررسی شرایط آب و هوایی منطقه­ی مورد نظر پرداخته شده است. سپس آرایش آینه­ها به لطف یک الگوریتم که با ملاحظه­ی مصالحه بین تراکم آینه و تداخل آنها نوشته شده، تعیین شده است. سپس با بررسی شار هر آیینه و تاثیر آن بر دریافت کننده­ مرکزی خصوصیات فیزیکی این دریافت کننده و توزیع شار روی آن و تلفات تشعشعی و جابجایی و همچنین دبی سیال ورودی به رسیور تعیین شده است. سپس بخش نیروگاهی و مخازن ذخیره­ی انرژی متناسب با ظرفیت مزرعه­ی خورشیدی و دریافت کننده­ مرکزی طراحی شده است. در پایان با بهره گرفتن از اطلاعات موجود از نیروگاه جماسولار که در نزدیکی سویا در اسپانیا ساخته شده و به بهره برداری رسیده است، به اعتبار سنجی کار و آنالیز اقتصادی پرداخته شده است و با نیروگاه گازی و فتوولتاییک مقایسه شده است.
فهرست مطالب
فصل۱ . مقدمه. ۱
۱-۱٫ اهمیت و ضرورت انجام طرح ۱
۱-۲٫ نیروگاه­های حرارتی خورشیدی ۸
۱-۳٫ معرفی نیروگاه برج مرکزی و سابقه­ی آن ۱۰
۱-۴٫ کارهای انجام شده. ۱۴
۱-۵٫ هدف و روش   ۱۶
فصل۲ . طراحی بخش های مختلف نیروگاه ۱۸
۲-۱٫ بررسی شرایط محیطی و آب و هوا ۱۸
۲-۱-۲٫ فشار محیط ۱۹
۲-۱-۳٫ دمای محیط ۱۹
۲-۱-۴٫ شدت تابش خورشید. ۲۰
۲-۲٫ مدل سازی هوای محیط. ۲۰
۲-۲-۲٫ خواص ترمودینامیکی و فیزیکی هوا ۲۱
۲-۲-۲-۱٫ ظرفیت گرمایی [۱۷] ۲۱
۲-۲-۲-۲٫ ویسکوزیته. ۲۲
۲-۲-۲-۲-۱٫ مدل سادرلند با دو ثابت ۲۲
۲-۲-۲-۲-۲٫ قانون سادرلند با سه ثابت ۲۳
۲-۲-۲-۲-۳٫ قانون توانی ۲۳
۲-۲-۲-۳٫ هدایت حرارتی ۲۳
۲-۲-۲-۴٫ چگالی هوا ۲۴
۲-۳٫ مزرعه­ی خورشیدی ۲۴
۲-۳-۱٫ راندمان مزرعه­ی خورشیدی ۲۵
۲-۳-۱-۱٫ بلاک و شادو. ۲۶
۲-۳-۱-۲٫ اثر کسینوسی ۲۷
۲-۳-۱-۳٫ راندمان بازتابش . ۲۹
۲۹
۲۹
۲۹
۳۰
۳۲
۳۴
۳۵
۳۵
۳۹
۴۰
۴۰
۴۲
۴۲
۴۴
. ۴۸
۴۸
۴۸
۵۱
۵۱
۵۳
۵۴
. ۵۶
۵۷
۵۷
۵۷
۵۷
۶۱
. ۶۲
۷۳
۷۳
۷۷
. ۷۸

 

• اهمیت و ضرورت انجام طرح

      در جهان امروز که مصرف انرژی سیر صعودی دارد و نیاز به انرژی در کشور و جهان رو به افزایش است(شکل۱-۱)،تغییر رویکرد در تأمین انرژی از منابع تجدیدناپذیر مانند سوخت­های فسیلی و هسته­ای، به منابع تجدید­پذیر یک ضرورت می­باشد.
در سال­های اخیر قیمت جهانی سوخت گاز رو به افزایش بوده است( شکل۱- ۲). این افزایش سوخت با توجه به بحران­های جهانی اقتصادی در حال نوسان می­باشد.
       امروزه در یک نگاه سطحی به دلیل وفور و ارزانی منابع تجدیدناپذیر مانند گاز طبیعی در کشور، پرداختن جدی به انرژی­های تجدیدپذیر و سرمایه گذاری در این بخش غیر منطقی به نظر می­رسد، اما با بررسی عمیق­تر این موضوع و همچنین نگاه به گذشته و آینده متوجه می­شویم که اولاً رو به پایان بودن انرژی­های فسیلی یک واقعیت انکار ناشدنی است و در آینده­ی نه­چندان دور سوخت­های فسیلی نمی­توانند تأمین کننده­ نیاز انرژی بشر باشند. پس حرکت به سوی استفاده از انرژی­های تجدیدپذیر اجتناب­ناپذیر است و دیر یا زود مجبور خواهیم بود که جایگزینی مناسب برای سوخت­های فسیلی پیدا کنیم از این رو باید روند جایگزین کردن انرژی­های فسیلی با منابع انرژی­های پاک و قابل اطمینان هر چه سریعتر آغاز شود. ثانیاً همانطور که اشاره شد همواره در دهه­های اخیر بهای سوخت­های فسیلی با افزایش میزان تقاضا و با توجه به محدود بودن آن­ها در حال افزایش بوده و این روند با شدت بیشتر در آینده نیز برقرار خواهد بود(شکل۱-۱) و این در حالی است که این منابع جزء سرمایه­های ملی و تاثیر گذار در زمینه ­های گوناگون هستند از این­رو مصرف داخلی سوخت­های فسیلی به شکل کنونی و با این روند افزایشی به معنای  به هدر دادن آن­هاست (جدول ۱-۱). از نگاهی دیگر استفاده از سوخت­های فسیلی بحران جدی گرمایش زمین که یک خطر جهانی است و ناشی از افزایش گازهای گلخانه­ای در جو می­باشد را بوجود آورده است. لذا ضرورت تغییر این روند بیش از پیش احساس می­شود. مجموعه­ی این عوامل باعث شده است که کشور­های پیشرفته­ و حتی کشورهای در حال توسعه­ی جهان با توجه به شرایط و پتانسیل­های موجود در کشور خود در حال سرمایه گذاری در بخش انرژی­های تجدیدپذیر مانند نیروگاه­های خورشیدی، بادی، زمین گرمایی و . می­باشند. می­توان مصرف سوخت گاز در کشور را از سال ۱۳۸۴ تا ۱۳۹۰  درجدول ۱-۱مشاهده نمود.

 

 

شکل ۱-۱٫ میزان کل مصرف گاز سالانه­ی کشور در سال های مختلف [۱]
شکل ۱-۲٫ نوسانات قیمت گاز طبیعی بر حسب دلار بر هزار فوت مکعب تا سال ۲۰۱۲ [۲]

 

 

• مصرف گاز طبیعی در بخش های مختلف به تفکیک نوع مصرف طی سال­های ۱۳۸۴-۱۳۹۰ (میلیون متر مکعب) [۱]
• درصد مصرف گاز طبیعی در بخش های مختلف به تفکیک نوع مصرف طی سال­های ۱۳۸۴-۱۳۹۰ (میلیون متر مکعب)[۱]

با توجه به جداول بیان شده می­توان نرخ افزایش مصرف سوخت در نیروگاه­های ایران را با توجه به درخواست افزایش تولید برق مشاهده نمود. استفاده از نیروگاه­های تجدیدپذیر در شبکه­ی برق کشور بسیار ناچیز می­باشد (شکل۱-۳). روند پیش رو روندی مطلوبی نخواهد بود و با افزایش تولید گازطبیعی در ایران باز هم نخواهیم توانست شاهد رشد سود ناشی از صادرات باشیم. همچنین فرسوده بودن نیروگاه­های کشور در تولید توان موجب افزایش مصرف سوخت شده است در جدول۱-۳ کارکرد نیروگاه­های بخار با عمر بالای  ۳۰ سال با رنگ قرمز نشان داده شده است که نزدیک به ۶۲/۵۲ % از نیروگاه­های بخار کل کشور را به خود اختصاص داده­اند و نیروگاه­های با عمر بین ۲۵ الی ۳۰ سال در این جدول با رنگ زرد مشخص شده است در مجموع نیروگاه­های بخار بالای ۲۵ سال کارکرد ۴۲/۶۸% از کل نیروگاه­های بخار را تشکیل می­ دهند که نشان از فرسوده بودن نیروگاه­های بخار کل کشور است که این امر موجب بالا رفتن مصرف سوخت نیروگاه­ها می­شود و میزان تولید توان را نیز به واسطه­ی فرسوده بودن کاهش می­دهد.
شکل ۱-۳٫ سهم نیروگاه های مختلف در تولید برق ایران در سال ۱۳۸۳ [۳]
شکل ۱-۴٫ سهم نیروگاه های مختلف در تولید برق ایران در سال ۱۳۹۰ [۱]

 

• مشخصات نیروگاه بخار ایران مرتب شده بر اساس سال بهره ­برداری [۳]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نام نیروگاه	محل احداث	سال بهره برداری	تعداد واحد	ظرفیت هر واحد	مجموع	راندمان (%)	کارخانه سازنده
طرشت	تهران	۱۳۳۸	۴	۵/۱۲	۵۰	۷/۲۱	آلستوم
بعثت	تهران	۱۳۴۶-۱۳۴۷	۳	۵/۸۲	۵/۲۴۷	۱/۲۹	جنرال الکتریک
اسلام آباد	اصقهان	۱۳۴۸ ۱۳۵۳ ۱۳۵۹-۱۳۶۷ مجموع	۲ ۱ ۲ ۵	۵/۳۷ ۱۲۰ ۳۲۰ –	۷۵ ۱۲۰ ۶۴۰ ۸۲۵	۲/۳۶	جی.ای.ئی
شهید منتظر قائم	کرج	۵۲-۱۳۵۰	۴	۴۷/۱۵۶	۸۸/۶۳۵	۴/۳۴	جنرال الکتریک
لوشان (شهید بهشتی)	گیلان	۱۳۵۲	۲	۱۲۰	۲۴۰	۶/۳۶	ک.و.یونیون
زرند	کرمان	۱۳۵۲	۲	۳۰	۶۰	۸/۲۴	اسپی باتین یول
مشهد	مشهد	۵۳-۱۳۵۲	۲	۶۰	۱۲۰	۹/۲۸	اشکودا
نکا (شهید سلیمی)	نکا	۶۰-۱۳۵۸	۴	۴۴۰	۱۷۴۰	۵/۳۵	براون باوری
اهواز (رامین)	اهواز	۷۸-۱۳۵۸	۶	۳۲۰	۱۲۸۰	۴/۴۲	تکنوبروم اکسپورت
بندرعباس	بندرعباس	۶۴-۱۳۵۹	۴	۳۲۰	۱۲۸۰	۰/۳۴	جی.ای.ئی
شهید منتظری	اصفهان	۷۸-۱۳۶۳	۸	۲۰۰	۱۶۰۰	۷/۳۵	تکنوبروم اکسپورت
توس	مشهد	۶۶-۱۳۶۴	۴	۱۵۰	۶۰۰	۰/۳۵	برائن باوری
تبریز	تبریز	۶۸-۱۳۶۵	۲	۳۶۸	۷۳۶	۸/۳۵	آلستوم
شهید رجائی	قزوین	۱۳۷۱	۴	۲۵۰	۱۰۰۰	۵/۳۰	میتسوبیشی
بیستون	کرمانشاه	۱۳۷۳	۲	۳۲۰	۶۴۰	۷/۳۶	جی.ای.ئی
شهید مفتح (غرب)	همدان	۱۳۷۳	۴	۲۵۰	۱۰۰۰	۵/۳۵	میتسوبیشی
ایرانشهر	ایرانشهر	۸۲-۱۳۷۴	۴	۶۴	۲۵۶	۷/۲۹	اشکودا
شازند	اراک	۸۰-۱۳۷۹	۴	۳۲۵	۱۳۰۰	۵/۴۲	دی.ای.سی
سهند	تبریز	۸۴-۱۳۸۳	۲	۳۲۵	۶۵۰

حجم:	2.53 MB
فایل‌ها:	65