طراحی یک نمونۀ صنعتی سیستم ژنراتور ترموالکتریک بر روی دودکش یک ایستگاه تقلیل فشار گاز

نویسندگان

دانشگاه اراک

چکیده

در نقاط ورودی شبکه‌های گاز شهری با نصب ایستگاه‌های تقلیل فشار گاز طبیعی، فشار گاز در خط انتقال گاز را از حدود psi 1000 به حدود psi 250 کاهش می‌دهند. به دلیل مثبت بودن ضریب ژول تامسون گاز طبیعی، کاهش فشار منجر به کاهش دما نیز خواهد شد و گاها موجب میعان و حتی یخ زدگی میعانات موجود در گاز در فصول سرد می‌شود. به همین دلیل با استفاده از گرمکن‌های غیر مستقیم، دمای گاز را تا حدی بالا می‌برند که این احتمال از بین برود. قسمت اعظم گرمای حاصل از سوختن این گاز توسط دودکش به محیط منتقل می‌شود که در این مقاله هدف بازیابی این انرژی از دست رفته می‌باشد. در اینجا با مدل‌سازی دودکش و محاسبه پارامترهای مربوط به دود جاری در آن؛ یک مدل ژنراتور ترموالکتریک بر روی دودکش در ایستگاه‌ها مدل‌سازی شده و نتایج حاصل نشان می‌دهد که با استفاده از 90 ماژول ترموالکتریک پربازده TEG1-241-1.4-1.2  و با استفاده از فضایی به ابعاد 3 متر مربع  از این دودکش می‌توان بیش از 400 وات برق تولید کرد.

کلیدواژه‌ها


]1[ جعفری، حوری، نرخ رشد مصرف انرژی در ایران، همایش تقدیر از برگزیدگان چهارمین دورۀ جایزۀ ملی مدیریت انرژی (18 دی) تهران: دانشگاه تهران ۱۳۹۷. ]2[ محمدی، میثم، مهرابیان، مظفرعلی، رئیسی، افراسیاب، بهبود بازده تبدیل انرژی حالت جامد با استفاده از نانوساختارهای ترموالکتریک، نشریه علمی‌پژوهشی مهندسی و مدیریت انرژی، سال هشتم، شمارۀ سوم، صفحه 70ـ81، ۱۳۹۷. [3] Bell, L. E., Cooling, Heating, Generating Power, and Recovering Waste Heat with Thermoelectric Systems, Science, Vol. 321, No. 5895, pp. 1457-1461, 2008. [4] Hong, S. J., and Chun, B. S., Microstructure and Thermoelectric Properties of Extruded n-Type 95% Bi 2 Te 2–5% Bi 2 Se 3 Alloy along Bar Length, Materials Science and Engineering: A, Vol. 356, No. 1, pp. 34, 2003. [5] Hyun, D., Hwang, J., Oh, T., Shim, J. D., and Kolomoets N., Electrical Properties of the 85% Bi2Te3-15% Bi2Se3 Thermoelectric Material Doped with SbI3 and CuBr, Journal of Physics and Chemistry of Solids, Vol. 59, No. 6-7, pp. 1039-1044, 1998. [6] Tang, X., Xie, W., Li, H., Zhao ,W., Zhang, Q., and Niino, M., Preparation and Thermoelectric Transport Properties of High-Performance p-Type Bi2Te3 with Layered Nanostructure, Applied physics letters, Vol. 90, No. 1, pp. 12102, 2007. [7] Ikoma, K., Munekiyo, M., Furuya , K., Kobayashi, M., Izumi, T., and Shinohara, K. Thermoelectric Module and Generator for Gasoline Engine Vehicles, in Proceeding of, IEEE, pp. 464-467, 1998. [8] Yazawa, K., Koh, Y. R., and Shakouri, A. Optimization of Thermoelectric Topping Combined Steam Turbine Cycles for Energy Economy, Applied Energy, Vol. 109, pp. 1-9, 2013. [9] Remeli, M. F., Tan, L., Date, A., Singh, B., and Akbarzadeh, A., Simultaneous Power Generation and Heat Recovery Using a Heat Pipe Assisted Thermoelectric Generator System, Energy Conversion and Management, Vol. 91, pp. 110-119, 2015. [10] Park, J. D., Lee, H., and Bond, M., Uninterrupted Thermoelectric Energy Harvesting Using Temperature-Sensor-Based Maximum Power Point Tracking System, Energy Conversion and Management, Vol. 86, pp. 233-240, 2014. [11] Su, C., Wang, W., Liu, X., and Deng, Y., Simulation and Experimental Study on Thermal Optimization of the Heat Exchanger for Automotive Exhaust-Based Thermoelectric Generators, Case Studies in Thermal Engineering, Vol. 4, pp. 85-91, 2014. [12] Arnguren, P., Araiz, M., Astrain, D., and Martinez, A., Thermoelectric Generator for Waste Heat Harvesting: a Computational and Experimental Approach, Energy Convers. Manage. Vol. 148, pp. 680-691, 2017. [13] Lv, S., He, W., Jiang, Q., Hu, Z., Liu X., and Chen, H., Study of Different Heat Exchange Technologies Influence on the Performance of Thermoelectric Generators, Energy convers. Manage. Vol. 156, pp. 167-177, 2018. [14] Hassan, J., Khaled, M., and Lemenad, T, Effect of Generator Load on Hybrid Heat Recovery System, Case Studies in Thermal Engineering, vol. 13, 2019. [15] Bergman, T. L., Incropera, F. P., DeWitt, D. P., and Lavine, A. S., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 2011. [16] Angrist, S. W., Direct Energy Conversion, 1976. [17] Prstic, S., Iyengar, M., and Cohen, A., Bypass Effect in High Performance Heat Sinks, in Proceeding of, Begel House Inc., pp. 34-37, 2000. [18] He, W., Zhang,G., Li, G., and Ji, J., Analysis and Discussion on the Impact of Non-Uniform Input Heat Flux on Thermoelectric Generator Array, Energy Conversion and Management, Vol. 98, pp. 268-274, 2015. [19] Li, G., and You, S., New Multi-Function Integrated Ventilation and Air Conditioning System for City Rail Transit, in Proceeding of, IEEE, pp. 6112-6115, 2011. [20] Mohajerani, S., Sokht Anamdani, R., Mohtashami, M., and Ebrahimi, M., Investigation the Effects of Cultivation Season and Genotypes on Some of Agronomic Parameters of Rape Plant with Delayed Cultivation in Arak Climate Condition (Markazi province), Cumhuriyet Science Journal, Vol. 36, No. 3, pp. 621-635, 2015. [21] Peacock, R. D., Jones, W., Reneke, P., and Forney, G., CFAST-Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport (version 6) user's guide: Citeseer, 2013.