دانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29515420230129Techno-Economic Model for Different Operating Methods of Micro CHP Systemsمدل فنی- اقتصادی سیستمهای Micro CHP با روشهای عملکردی مختلف211113374FAفاطمهتیموری حمزه کلاییدانشگاه سمناننیماامجدیJournal Article20230129The growing worldwide demand for less polluting forms of energy has led to a renewed interest in the use of micro combined heat and power (CHP) technologies in the residential sector. The operation of micro CHP system results in simultaneous production of heat and power in a single household based on small energy conversion units. The heat produced may be used for space and water heating and possibly for cooling load if combined with an absorption chiller, the electricity is used within the house. In this paper, two typical micro CHP alternatives, namely, gas engine and fuel cell for residential buildings, are analyzed. For each facility, two different operating modes including minimum-cost operation and minimum-emission operation are taken into consideration by employing a plan and evaluation model for residential micro CHP systems. The analyses of results show that the fuel cell system is recognized as a better option for the examined residential building from both economic and environmental points of view. With the operation considering optimal economic benefits, annual energy cost is reduced by about 26%. On the other hand, annual CO2 emissions are reduced by about 9%.افزایش تقاضای جهانی برای آلودگی کمتر انرژی منجر به استفاده از سیستمهایMicro CHP < /span> (تکنولوژی تولید همزمان برق و حرارت در بخش خانگی) شده است. حرارت تولیدشده ممکن است برای گرمایش فضا و آب گرم و اگر با یک چیلر جذبی ترکیب شود برای سرمایش بهکار رود، برق تولیدی نیز در منزل استفاده میشود. در این مقاله، عملکرد دو نمونه Micro CHP < /span> موتور گازی و پیل سوختی برای ساختمان های مسکونی تحلیل میشود. برای هریک از تأسیسات دو شیوۀ عملکردی متفاوت که شامل مینیمم کردن هزینۀ عملکردی و مینیمم کردن انتشار آلایندههاست، در نظر گرفته شده است. نتایج تحلیلها نشان میدهد که سیستمهای پیل سوختی گزینۀ بهتری برای ساختمانهای مسکونی مورد مطالعه از هر دو منظر اقتصادی و زیستمحیطی میباشند. در این سیستمها هزینۀ انرژی سالانه تقریباً 26 درصد کاهش یافته است. از طرف دیگر، انتشار سالانۀ دیاکسیدکربن تقریباً 9 درصد کاهش یافته است.
https://energy.kashanu.ac.ir/article_113374_5d65145e418b820ce21ed0b86c0c6479.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29515420230129Reduction in the Household Consumer Energy Costs Considering Cost based Operation of Micro Combined Heat and Power (Î-CHP)کاهش هزینههای تأمین انرژی مصرفکنندۀ خانگی با بهرهبرداری مبتنی بر قیمت ریزواحد تولید همزمان برق و حرارت1225113375FAمرتضییوسفیاندانشگاه شهید بهشتیمهردادستایش نظردانشگاه شهید بهشتیJournal Article20230129Power system restructuring has increased the take part distribution side of power system in providing power. Extensive influence of distribution resources for generation power in distribution side of power system and transferring power electricity between retailer and household consumers are the reason of that. Among different types of distributed resources, micro combined heat and power systems (μ-CHP) have a large acceptability for using by retail household consumers, high efficiency, using the heat output and controllable output. In this paper, costs of annual electric and heat energy providing for a household consumer has been calculated under two conditions: without using μ-CHP (purchasing electric power demand from electricity retailer and providing heat demand by boiler) and using μ-CHP, then the two types compared. The output of μ-CHP considering two types of controllers, modified heat led controller and price-based controller for showing the effect of controlling system in operating μ-CHP has been determined to reduce the costs of electric energy providing for a household consumer.تجدید ساختار در صنعت برق موجب شده است تا مشارکت سمت توزیع شبکۀ قدرت، در تأمین توان مورد نیاز شبکه افزایش یابد. این مهم به موجب نفوذ گستردۀ منابع تولید پراکنده برای تولید توان در سمت تقاضا و نیز امکان مبادلۀ انرژی الکتریکی میان خردهفروش و مصرفکننده ایجاد شده است. در میان انواع مختلف منابع تولید پراکنده، ریزواحدهای تولید همزمان برق و حرارت، بهدلیل امکان استفاده توسط مصرفکنندگان کوچک، بازدهی بالا، امکان استفاده از حرارت خروجی و نیز امکان کنترل خروجی آن، با استقبال زیادی مواجه شده است. در این مقاله، هزینههای تأمین انرژی الکتریکی و حرارتی سالانۀ یک مصرفکنندۀ خانگی، در دو حالت عدم درنظرگرفتن ریزواحد تولید همزمان برق و حرارت (تأمین انرژی الکتریکی از طریق خردهفروش و انرژی حرارتی از طریق بویلر) و با درنظرگرفتن ریزواحد تولید همزمان برق و حرارت، بهدست آمده و با یکدیگر مقایسه شده است. در نهایت، خروجی ریزواحد تولید همزمان برق و حرارت نیز، با انتخاب دو نوع کنترلکنندۀ دنبالکنندۀ حرارت بهبودیافته و کنترلکننده مبتنی بر قیمت تعیین شده و بدین ترتیب، نقش نوع کنترلکننده در بهرهبرداری از ریزواحد تولید همزمان برق و حرارت، برای کاهش هزینههای تأمین انرژی مورد بررسی قرار گرفته است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113375_ce861f949bcff793ec00f3eb6c35d734.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29515420230129PEF Application on Optimization of Energy Consumption in Extraction of Sugar from Sugar Beetکاربرد PEF در بهینهسازی مصرف انرژی در استخراج قند از چغندر قند2633113376FAمحمدعلیصالحیدانشگاه گیلانآیداامیدواریدانشگاه گیلانJournal Article20230129The ever raising request for energy and resource limitations in the world, particularly Iran, have ever increasing attention to intense research in optimization, and economization of energy consumption. Since, the application of traditional methods for production of sugar especially in Iran is associated with high consumption of energy and water, using of pulsed electric field (PEF) technology as a non-thermal and eco-friendly process is considered. In this paper, the effect of pulsed electric field (7 kV.cm-1, 100 pulses) on mass transfer (conductivity and brix), energy consumption and extraction efficiency were investigated and compared with aids of thermal treatment. The results of the statistical analysis showed a significant decrease in temperature, time and energy consumption by PEF treatment compared to thermal treatment with the same extraction. Furthermore, the rate of mass transfer from thermal treatment because of relatively complete destruction of tissue cells was higher than PEF.افزایش روزافزون مصرف انرژی و نیز کاهش مداوم منابع آن در جهان بهخصوص ایران، ضرورت بهینهسازی و صرفهجویی در مصرف انرژی را آشکار میسازد. ازآنجاکه بهکارگیری روشهای سنتی برای تولید قند و شکر در کشور با مصرف بالای آب و انرژی همراه است، استفاده از تکنولوژی میدان الکتریکی پالسی (PEF) بهعنوان روشی غیرحرارتی و دوستدار محیطزیست در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، اثر میدان الکتریکی پالسی قوی (با قدرت میدان kV.cm-1 7 و 100 پالس) بر میزان انتقال جرم (هدایت الکتریکی و بریکس)، میزان انرژی مصرفی و بازده استخراج در مقایسه با تیمار حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج پس از تجزیه و تحلیل آماری حاکی از کاهش قابل ملاحظۀ دما، زمان و انرژی مصرفی در روش میدان الکتریکی پالسی در مقایسه با تیمار حرارتی با بازده استخراج مشابه است. همچنین میزان انتقال جرم در تیمار حرارتی بهدلیل تخریب نسبتاً کامل بافت سلولی، در مقایسه با روش پالسی مقادیر بالاتری را نشان داد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113376_dd3544cb378f2b234106af737a777790.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29515420230129Energy and Exergy Analysis of a Micro CCHP System Based on Fuel Cell for Absorption Refrigerationتحلیل انرژی و اگزرژی یک سیستم تولید همزمان کوچک بر پایۀ پیل سوختی پلیمری برای سرمایش جذبی3449113377FAمحمودچهارطاقیدانشگاه صنعتی شاهرودبهرادعلیزاده خارکشیدانشگاه صنعتی شاهرودJournal Article20230129In this article a CCHP system has been proposed for recovering waste heat of PEM fuel cell and this system can be used for residential applications. Main components of the system are PEM fuel cell, absorption chiller, fuel processor and heat storage tank. Electrochemical equations of PEM have been modeled by MATLAB and the chiller, fuel processor and boiler have been modeled by EES. In addition, the energy and exergy performances and emission reduction of the proposed system have been analyzed; also effect of operating temperature on performance and irreversibility of the system have been studied. Performance of the system has been compared when the system works as a power system or a CHP and a CCHP system. Results demonstrate that the refrigeration capacity of absorption chiller is 12.24 kW, output power of fuel cell 38.63 kW, heat generation of PEM fuel cell 39.12 kW and irreversibility losses of PEM-FC is 84.21 kW. Finally when the system works as power system its efficiency is 32.6%, and in CHP and CCHP modes the efficiencies are 66.1% and 75.8 % respectively. Also by increasing operation current density of fuel cell, exergy efficiency of CCHP system decreases but COP of absorption chiller increases.در این مقاله یک سیستم تولید همزمان برای استفاده از گرمای اتلافی پیل سوختی پلیمری ارائه شده است که میتواند در کاربردهای ساختمانی مفید باشد. اجزای اصلی این سیستم شامل یک توده پیل سوختی پلیمری، مبدل سوخت، چیلر جذبی و تانک ذخیرۀ حرارتی است. معادلات الکتروشیمیایی پیل سوختی در متلب و معادلات چیلر جذبی،مبدل سوخت متان به هیدروژن و تانک ذخیرۀ حرارتی در نرمافزار اییزحل شده است.سیستم ارائهشده از دیدگاههای انرژی، اگزرژی و زیستمحیطی مورد تحلیل قرار گرفته و تأثیردمای کاری پیل سوختی بر راندمانهای انرژی و اگزرژی، درصد کاهش مصرف سوخت و درصد کاهش آلایندگی مورد مطالعه قرا گرفته است. نتایج ناشی از از مدلسازی انجام شده نشاندهندۀ این مطلب است که قدرت تبرید سیکل جذبی24/12کیلووات، قدرت الکتریکی خروجی از پیل سوختی 63/38 کیلووات، توان حرارتی پیل 12/39 کیلووات و میزان بازگشتناپذیری تولیدی در پیل 21/84 کیلووات است. در نهایت وقتی سیستم به ترتیب در حالت تولید برق بهتنهایی، برق و حرارت و نیز برق و حرارت و سرما باشد، دارای راندمانهای6/32%، 5/65%و 8/75%خواهد بود. همچنین با افزایش چگالی جریان کاری پیل سوختی راندمان اگزرژی سیکل کاهش ولی ضریب عملکرد چیلر جذبی افزایش مییابد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113377_e6da9947bd3e716d92d07482643d77c6.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29515420230129Simulation and Analysis of Wind Turbine Configurations in Wind Farm by Using CFDشبیهسازی و تحلیل دنبالهی یک توربین بادی نمونه در مزرعهی بادی با کمک دینامیک سیالات محاسباتی5061113378FAجاماسبپیرکندیدانشگاه صنعتی مالک اشترمهردادمشهدیدانشگاه صنعتی مالک اشترمهراننصرت الهیدانشگاه صنعتی مالک اشترJournal Article20230129In this paper, configuration of ‘Vestas_V47’ wind turbines in a wind farm is investigated using computational fluid dynamics (CFD). First the geometry of wind turbine has been modeled, then unstructured mesh around the blades, nacelle and tower have been generated and finally the SST k-ω model has been used for modeling the turbulence. Afterward wind’s velocity contour for a wind farm with two turbines extracted and characteristics of downstream wake has been calculated with different distances between turbines. Velocity profiles have been extracted by assuming distances 5D and 7.5 D between two turbines. As a result, maximum reduction in velocity has been occurred at nacelle height and in 8D and 12D respectively. According to the calculation and comparison maximum efficiency of wind farm when d=5D and v=12.5 m/s is 79.029% and with d=7.5 D and v=15m/s is 78.525%.در این مقاله، مکان مناسب جایگذاری توربین باد وستاس در یک مزرعۀ بادی با کمک نرمافزار CFX-ANSYS تعیین شده است. ابتدا هندسه کامل توربین باد ایجاد شده و یک شبکۀ بیسازمان در اطراف پرههای آن تولید میشود. در ادامه، معادلات جریان روی توربین باد با اعمال معادلات اغتشاش و براساس معادلۀ انتقال تنش برشی حل شده است. همچنین، کانتورهای سرعت باد در دنباله و برای مزرعۀ بادی شامل دو توربین باد متوالی با فواصل مختلف، استخراج شده و بهوسیلۀ آن رفتار فیزیکی دنبالۀ توربین باد مشاهده شده است. با درنظرگرفتن دو توربین باد در فاصلههای 5 و 5/7 برابر قطر روتور از یکدیگر، پروفیلهای سرعت استخراج شده و مشخص گردید که حداکثر کاهش سرعت باد در عبور از توربین در ارتفاعی تقریباً برابر با پایۀ توربین و بهترتیب در فواصل 8 و 12 برابر قطر روتور اتفاق افتاده است. نتایج نشان میدهد که بازده بیشینۀ مزرعۀ بادی درصورتیکه فاصلۀ دو توربین 5 برابر قطر روتور و سرعت ورودی به ناحیۀ محاسباتی m/s10 باشد، 02/79 درصد است. زمانی که فاصلۀ دو توربین 5/7 برابر قطر روتور و سرعت ورودی به ناحیۀ محاسباتی m/s15 باشد، مقدار بازدهی 52/78 درصد خواهد شد.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113378_f518ad9a41d3e9db63ab62392038734e.pdfدانشگاه کاشانمهندسی و مدیریت انرژی2345-29515420230129Effect of Secondary Reflectors on Flux Distribution of a Fresnel Concentratorاثر آینۀ ثانویه بر مقدار و توزیع شار ورودی لولۀ جاذب در متمرکزکنندههای فرنل6269113379FAعلیمینائیاندانشگاه صنعتی اصفهانعلی اکبرعالم رجبیدانشگاه صنعتی اصفهانJournal Article20230129Flat reflectors which have lower price compared with parabolic ones are used in Fresnel concentrator. Each Fresnel collector is comprised of a few flat reflectors which are placed parallel to each other near the ground. If effective width of flat reflectors is more than absorber tube diameter, reflected rays will be partly lost, hence low optical efficiency. By installing a secondary reflector above the absorber tube, lost rays are mostly redirected towards the absorber tube. This leads to a more uniform flux and a higher optical efficiency. In this research, effects of three geometries for the secondary reflector are investigated and the results are presented. One of these designs produces very uniform flux on the absorber tube whereas the second design leads to higher optical efficiency. A computer program has been employed to evaluate these effects.آینههای فرزنل یکی از جدیدترین سیستمهای متمرکزکنندۀ خورشیدی است که با هدف اولیۀ کاهش هزینۀ دریافتکنندههای خورشیدی طراحی شدهاند. هر کلکتور فرنل معمولاً از یک سری آینه تخت تشکیل شده است که کنار یکدیگر در نزدیکی سطح زمین قرار میگیرند و پرتوهای رسیده از طرف خورشید را به لوله یا صفحۀ دریافتکنندهای که در ارتفاع مشخصی قرار دارد، بازتاب میکنند. بسته به اندازۀ نسبی پهنای آینهها و قطر لوله یا صفحۀ جاذب، مقداری از تابش بازتابیدهشده هدر میرود. برای پیشگیری از این اتلاف میتوان از یک آینۀ بازتابندۀ دوم در بالای دریافتکننده استفاده کرد. در این مقاله، اثر سه شکل هندسی متفاوت برای آینۀ بازتابندۀ دوم بر مقدار و توزیع شار ورودی لولۀ جاذب بررسی شده است. در یکی از این طرحها یکنواختی بسیار خوبی برای شار تابشی لولۀ جاذب مشاهده شد و در طرحی دیگر بازده نوری بیشتری نسبت به دو طرح دیگر بهدست آمد. با تغییر پارامترهای اصلی نیمرخهای مورد بررسی در یک برنامۀ رایانهای، اثر آنها بر مقدار و توزیع پرتوهای برخوردی با لولۀ جاذب بررسی و بهترین حالت انتخاب شده است.https://energy.kashanu.ac.ir/article_113379_6e4df7854e7e8e6a48f5e49ab7095d4d.pdf