دانلود پایان نامه

گرم وارد لولههای مرحلهی بعد میشود. بخش دیگر نیز به عنوان آب شور وارد مرحلهی بعد میشود تا دوباره روی لولههای اسپری شود و آب شیرین از آن به دست آید. به این ترتیب با این آرایش فقط در یک مرحله کل آب دریا اسپری میشود و آب شور در هر مرحله شورتر و شورتر میگردد. آب شیرین نیز از مرحلهی دوم به بعد پس از میعان بخار اشباع حاصل از مرحلهی (i-1) در لولههای مرحلهی (i) از لولهها خارج شده و وارد محافظ تبخیر ناگهانی2 میشود. کار محافظ تبخیر ناگهانی جداسازی بخار اشباع موجود در آب شیرین و باز گرداندن آنها به چرخهی شیرینسازی آب میباشد.

1-3-4-2 آرایش تغذیهی موازی3
این آرایش در شکل (1-20) نمایش داده شده است:

شکل 1-20: شماتیک یک واحد آب شیرینکن MED-TVC موازی (MED-TVC-P)
در این آرایش، پس از اختلاط بخار احیا با قسمتی از بخار اشباع خارج شده از افکت آخر در کمپرسور حرارتی بخار، این بخار وارد افکت اول میشود. آب سپری شده از سمت دریا هم با عبور از کندانسور روی لولههای همهی اواپراتورها پاشیده میشود. بخشی از آن بخار شده و به افکت بعد رفته و به عنوان سیال گرم وارد لولههای مرحله بعد میشود. بخش دیگر یعنی آبهای شور تبخیر نشده از زیر هر کدام از افکتها خارج شده و ازطریق یک خط لوله به هم متصلاند و در نهایت به دریا باز میگردند. آب شیرین پس از میعان بخار اشباع حاصل از مرحلهی (i-1) در لولههای مرحلهی (i) از لوله ها خراج شده و وارد محفظههای تبخیر ناگهانی میشود. کار محافظ تبخیر ناگهانی در این آرایش آن است که در صورت وجود بخار در آب شیرین اشباع خروجی از لولهها، آن را از آب جداکرده و همراه با بخار اشباع حاصل از پاشش آب دریا روی لولههای اواپراتور وارد لولههای افکت بعد کند.

1-3-4-3 آرایش تغذیهی موازی – متقاطع4:
تفات این آرایش (MED-TVC-PC) با نوع موازی (MED-TVC-P) در آن است که، آب شوری که مرحلهی iام را ترک میکند وارد استخر آب شور مرحلهی i+1 ام میشود. با این روش، محصول آب شیرین و بازدهی حرارتی افزایش مییابد. این بخار با بخار تشکیل شده به کمک گرمای اواپراتور همراه شده و به لولههای مرحلهی بعد وارد میشود. در سایر موارد آرایش موازی – متقاطع مشابه آرایش موازی است. شکل (1-21) نمونهای از این آرایش را نشان میدهد.

شکل 1-21: شماتیک یک واحد آب شیرینکن MED-TVC موازی – متقاطع (MED-TVC-PC)

فصل2

روابط مربوط به بویلرهای بازیاب و آب شیرینکن های MED-TVC و تشریح الگوریتم ژنتیک

2-1 مقدمه
استقبال گسترده از سیکلهای ترکیب موجب شده تا استفاده از بویلرهای بازیاب حرارت گسترش یابد و با توجه به کمبود آب در کشورمان استفاده از آب شیرینکن ها در ایران میتواند درآینده سهم مهمی را در تولید آب شرب داشته باشد. با توجه به اینکه یکی از بهترین روشهای تولید آب شیرین استفاده از روشهای شیرینسازی آب به روش تبخیر و تقطیر میباشد و همچنین وجود مبنع حرارتی بزرگی به نام کندانسور سیکل بخار که در صورت عدم استفاده این حرارت به صورت اتلاف انرژی از بین خواهد رفت استفاده از آب شیرین کن های تبخیر تقطیری در سیکل بخار نیروگاه سیکل ترکیبی میتواند موجب افزایش بازده در این سیکل ها گردد.
در این فصل به بررسی روابط و طریقهی مدلسازی ریاضی بویلر بازیاب حرارت و آبشیرینکن MED-TVC پرداخته میشود. همچنین الگوریتم ژنتیک را که در این مدلسازی از آن بهره گرفته شده، تشریح میگردد. همچنین با توجه به استفادهی روابط بخار و آب و همچینی گازهای حاصل از احتراق در برنامهی کد نویسی شده نیاز به محاسبهی خواص ترمودینامیکی آنها میباشد که در این فصل استانداردها و چگونگی محاسبهی این خواص معرفی شده است.

2-2 روابط مهم در طراحی بویلرهای بازیاب حرارت
در این بخش به بررسی روابط ترمودینامیکی مهم در طراحی بویلر بازیاب حرارت پرداخته میشود. برای این منظور ابتدا پارامترهای مهم در طراحی بویلر بازیاب حرارت معرفی شده و پس از آن روابط محاسبه دبی، توان تولیدی توربین بخار و توان مصرفی پمپها ارائه میگردد.
در بخش بعد نیز روابط محاسبه دبی آب شیرین تولیدی در آبشیرینکن MED-TVC-PC که در این پایان نامه مورد استفاده قرار گرفته است بررسی خواهد شد.

مطلب مشابه :  پایان نامه رایگان درموردفرهنگ مطالعه، کودک و نوجوان، کودکان و نوجوان، کودکان و نوجوانان

2-2-1 پارامترهای مهم در طراحی بویلر بازیاب حرارت
طراحی بویلرهای بازیاب حرارت، قسمت مهمی از طراحی نیروگاههای سیکل ترکیبی را شامل میشود. چرا که در یک نیروگاه سیکل ترکیبی، درصد عمدهای از توان خروجی نیروگاه، بوسیله سیکل بخار به دست میآید که عمدهی بخار مورد نیاز آن، بوسیلهی بویلر بازیاب حرارت تأمین میشود. از طرف دیگر معمولاً واحدهای بخار و یا گاز یک نیروگاه سیکل ترکیبی، از قبل طراحی و ساخته شده هستند، علاوه بر این تجهیزات مورد استفاده در آنها مانند کمپرسورها، توربینهای گازی، پمپها و … تجهیزات استاندارد شدهای میباشند که براساس ظرفیت مورد نیاز انتخاب میگردند. این در حالی است که بویلرهای بازیاب حرارت بایستی بر اساس پارامترهای گازهای داغ خروجی از توربین گاز نظیر دما، دبی بخار و آنالیز دود و یا بر اساس ظرفیت توربین بخار طراحی و ساخته شوند.
در ادامه، تأثیر اختلاف دمای بین جریانهای گاز و بخار در مبدلهای حرارتی مولد بخار و اکونومایزر بویلر بازیاب حرارت که نقش بسیار مهمی در میزان هزینهها و کارایی آن دارند مورد بررسی قرار میگیرد.

2-2-1-1 اختلاف دمای نهایی
اختلاف دمای بین گازهای داغ ورودی و بویلر بازیاب حرارت و بخار مافوق گرم خروجی از مافوق گرمکن را اختلاف دمای نهای
ی (انتهایی) میگویند و برابر است با:
(2-1)
در حقیقت میتوان اختلاف دمای نهایی را به عنوان درجهی مافوق گرم شدن بخار دانست.

2-2-1-2 نقطهی پینچ
حداقل اختلاف دمای بین گازهای عبوری از مولد بخار و بخار آب اشباع را نقطهی پینچ و یا اختلاف دمای گلوگاهی مینامند. در یک بویلر بازیاب حرارت این نقطه، همواره در ورودی مولد بخار قرار داشته و به صورت زیر تعریف میشود:
(2-2)
اگر در قسمت اکونومایزر هیچ گونه حرارتی جذب آب نگردد، دمای پینچ با دمای خروجی از پینچ برابر خواهد بود. بنابراین حداکثر دمای دود خروجی از دودکش برابر با دمای پینچ میباشد. نکتهی مهمی که از این توضیحات بر میآید این است که در یک بویلر بازیاب حرارت، دمای گازهای خروجی از دودکش، بهوسیله پینچ تعیین میگردد و انتخاب نمیشود. انتخاب پینچ، ابعاد و میزان گسترش سطوح تبادل حرارتی مولد بخار را تعیین میکند.
با کاهش دمای پینچ، نیاز به افزایش قابل ملاحظهای در ابعاد سطوح انتقال حرارت مولد بخار و در نتیجه هزینههای اولیه میباشد، از طرفی دیگر، بالا بردن دمای نقطهی پینچ، به مفهوم کاهش راندمان بویلر است.
از این رو، بایستی هنگام طراحی بویلر بازیاب حرارت در انتخاب دمای نقطهی پینچ دقت کافی به عمل آید. در جدول (2-1) مقادیر توصیه شده برای دمای نقطهی پینچ هنگام طراحی بویلر بازیاب حرارت برحسب دمای گازهای خروجی از توربین گاز آورده شده است.

جدول2-1: مقادیر نقطهی پینچ برحسب دمای گازهای خروجی از بویلر بازیاب حرارت
دمای گازهای ورودی به بویلر بازیاب
لولههای بدون فین
لولههای فین دار
650-1000
65-72
16-33
400-650
45-72
5-16

2-2-1-3 نقطهی نزدیکی
نقطهی نزدیکی، اختلاف دمای میان آب خروجی از اکونومایزر و آب اشباع درون مولد بخار بویلر بازیاب حرارت را نشان میدهد که به صورت زیر تعریف میگردد:
(2-3)
از لحاظ تئوری اختلاف دما در نقطهی نزدیکی بزرگتر از صفر میباشد. دلیل این امر، اجتناب از تولید بخار درون اکونومایزر است. در مولدهای بخار با لولههای عمودی، میتوان نقطهی نزدیکی را نزدیک به صفر درنظر گرفت در صورتی که در اکونومایزر با لولههای افقی، نزدیک شدن به دمای اشباع ممکن است باعث ایجاد پدیدهی جداشدن فازها و سوختن لولههای اکونومایزر گردد. محدودهی تغییرات این پارامتر در بویلرهای بازیاب حرارت در جدول (2-2) نشان داده شده است.

جدول2-2: مقادیر نقطهی نزدیکی برحسب دمای گازهای خروجی از بویلر بازیاب حرارت
دمای گازهای ورودی به بویلر بازیاب
نقطهی نزدیکی
650-1000
22-40
400-650
6-22

2-2-2 استخراج روابط سیکل تک فشاره

شکل 2-2: نمودار T-S برای سیکل تک فشاره در حضور هوازدا و بازگرمکن

شکل2-1: شماتیک سیکل ترکیبی تک فشاره در حضور هوازدا و بازگرمکن

در این بخش به بررسی مختصر سیکل تک فشاره در حضور هوازدا و بازگرمکن پرداخته خواهد شد. سیکل تک فشاره سادهترین نوع سیکلهای ترکیبی است که تنها دارای یک سطح فشار میباشد. با توجه به اینکه در این نوع سیکلها تنها یک سطح فشار وجود دارد نمیتوان مانند سیکلهای سه و دو فشاره از انرژی موجود در گازهای ورودی به بویلر بازیاب حرارت استفاده کرده و بازیابی نمود. به همین دلیل از این نوع بویلرها بیشتر در واحدهای با ظرفیت کم و یا برای نیروگاههای با بویلرهای ماکزیمم احتراق اضافی استفاده میشود و برای واحد با توربینهای گازی با ظرفیت بالا به طور خاص مانند توربینهای کلاس V بیشتر از بویلرهای دو و سه فشاره استفاده میشود.
روابط دبی جرمی و راندمان برای بخش بخار با توجه به شکلهای (2-1) و (2-2) به صورت زیر میباشد:
(2-4)
که در روابط فوق Eff راندمان مبدلهای بویلر بازیاب و Blow Down نسبت آب خروجی از درام بویلر بازیاب جهت کاهش سختی آب داخل بویلر می باشد.
(2-5)
در رابطهی فوق کار توربین و پمپ به صورت زیر میباشد:
(2-6)
(2-7)
(2-8)
2-2-3 استخراج روابط سیکل دو فشاره در آرایش مرسوم مبدلهای حرارتی
در این بخش به بررسی سیکل دو فشاره در حضور بازگرمکن و هوازدا پرداخته خواهد شد. در نیروگاههای سیکل ترکیبی از سیکل دو فشاره به دلیل بازیافت بیشتر حرارت نسبت به حالت تک فشاره بیشتر استفاده میشود.

مطلب مشابه :  پایان نامه با کلید واژه هایگلباد، (?0??-?993)، (3-?)،

شکل 2-4: نمودار T-S سیکل دوفشاره همراه با هوازدا و بازگرمکن

شکل 2-3: شماتیک سیکل دو فشاره همراه با هوازدا و بازگرمکن

روابط دبی جرمی و راندمان برای بخش بخار با توجه به شکلهای (2-3) و (2-4) بصورت زیر میباشد:
(2-9)
(2-10)
(2-11)
در رابطهی فوق کار توربین و پمپ به صورت زیر میباشد:
(2-12)
(2-13)
(2-14)
با در نظر گرفتن یک اختلاف دمای نهایی، پینچ و نقطهی نزدیکی در روابط (2-10) و (2-9) دمای گاز و خواص بخار در بخشهای مختلف قابل محاسبه میباشد. به جز دمای بخار خروجی از بخش فشار پای
ین که در این بخش هم باید از روش سعی و خطا استفاده کرد به نحوی که یک دما برای بخار در این بخش در نظر گرفته میشود و سپس دمای گاز در ورودی به مافوقگرمکن LP با دبیهای به دست آمده از معادلات (2-10) و (2-9) به دست میآید، سپس دمای بخار بخش فشار پایین از این دما برای مافوقگرمکن LP به دست میآید و این روند آنقدر تکرار میشود تا دمای بخار تغییر چندانی نکند و خطای دمای بخار به حد قابل قبولی برسد.

2-2-4 سیکل ترکیبی سه فشار ساده
نمودار T-S سیکل ترکیبی سه فشاره در آرایش ساده در نمودار شکل (2-5) رسم شده است و با توجه به آن روابط مربوط به راندمان، دبی جرمی، کار پمپها و توربینها به صورت زیر خواهد بود. h19و h21 به ترتیب آنتالپی بخار در ورودی توربینهای IP و LP است که از رابطهی (2-17) قابل محاسبه میباشند.

شکل2-5: نمودار T-S سیکل ترکیبی سه فشار ساده

2-2-4-1 استخراج روابط
بر اساس شکل (2-5) کار کل تولیدی از توربینهای HP، IP وLP بخش بخار سیکل ترکیبی به صورت زیر به دست خواهد آمد:
(2-15) (2-16) (2-17)
در رابطهی فوق، دبی گازهای خروجی از توربین گاز و ورودی به بویلر بازیاب حرارتی، به ترتیب دبی بخار تولیدی بخشهایLP، IP و HP بویلر بازیاب، WP کار کل پمپها و ?HExh تلفات خروجی توربین بخار میباشد که رابطهی هر یک از آنها به تفصیل بیان خواهد شد. همانطور که در رابطهی (2-16) ملاحظه میگردد راندمان بخش بخار تابع پارمترهای متعددی میباشد که برخی از آنها مربوط به گازهای داغ ورودی به بویلر بوده که تابع توربین گاز میباشد و بعنوان ورودی تحلیل بخش بخار فرض میگردد اما در مورد بقیهی مجهولات که مربوط به بخش بخار می باشند بسیاری از این مجهولات در حقیقت مجهولات مستقل نمیباشند و هدف از ارائهی روابط بعدی و مدل محاسباتی تهیه شده استخراج روابط بین مجهولات و تعیین مجهولات مستقل میباشد.

2-2-4-2 رابطهی کار پمپها :
(2-18) (2-19) (2-20) (2-21)

2-2-4-3 دبی جرمی بخار
دبی جرمی برای هر یک از سه فشار از سه معادله که برای سه قسمت از بویلر بازیاب نوشته میشود به دست میآید که این سه قسمت عبارتند از مبدلهای بین ورودی گاز به بویلر تا مولد بخار بخش HP و


دیدگاهتان را بنویسید