پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 127 |
| تعداد شمارهها | 7,157 |
| تعداد مقالات | 76,944 |
| تعداد مشاهده مقاله | 155,085,310 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 117,029,708 |
شبیهسازی و تحلیل عملکرد پیشگرمکن خورشیدی نیروگاه تولید همزمان برق و حرارت صنعت نیشکر | ||
| مهندسی بیوسیستم ایران | ||
| دوره 57، شماره 1، اردیبهشت 1405، صفحه 107-128 اصل مقاله (2.03 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijbse.2026.406402.665627 | ||
| نویسندگان | ||
| ایوب کعبی مفرد1؛ عباس عساکره* 2؛ ابراهیم حاجی دولو3؛ مصطفی کیانی ده کیانی4 | ||
| 1گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران | ||
| 2گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران | ||
| 3گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران. | ||
| 4گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، عملکرد و امکانسنجی فنی، محیط زیستی و اقتصادی پیشگرمکن خورشیدی برای نیروگاه تولید همزمان برق و حرارت شرکت دعبل خزاعی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف این مطالعه، کاهش مصرف سوخت فسیلی و افزایش بازده حرارتی نیروگاه از طریق جایگزینی بخشی از گاز طبیعی در فرآیند پیشگرمایش آب تغذیه دیگ بخار با انرژی خورشیدی است. شبیهسازیهای دینامیکی با استفاده از نرمافزار ترنسیس انجام شد تا رفتار حرارتی سامانه، شامل دو نوع کلکتور خورشیدی لوله خلأ و سهموی، ارزیابی و مقایسه شود. دادههای آبوهوایی و خصوصیات فنی سامانه پایه در مدل لحاظ گردید و اعتبار مدل از طریق تطبیق خروجیها با دادههای تجربی تأیید شد. نتایج نشان داد کلکتور لوله خلأ به ازای هر هکتار سطح قادر به تولید 26519 گیگاژول انرژی حرارتی در سال است، در حالی که کلکتور سهموی به ازای هر هکتار سطح توان تولید 16239 گیگاژول در سال را دارد. دمای خروجی هر دو نوع کلکتور در ساعات اوج تابش خورشیدی قادر به دستیابی به دمای طراحی سامانه است. از دیدگاه محیط زیستی، استفاده از کلکتورهای خورشیدی موجب کاهش سالانه ۴۲۴۳ تن CO₂ eq در سامانه لوله خلأ و ۳۰۹۶ تن CO₂ eq در سامانه سهموی شد. تحلیل اقتصادی نشان داد که طرح استفاده از جمعکننده لوله خلاء با دوره بازگشت سرمایه 2/7 سال و نرخ بازده سرمایه 9/31 درصد اقتصادیتر است. در مجموع، یافتهها بیانگر کارایی بالای ادغام انرژی خورشیدی در پیشگرمایش آب خوراک دیگ بخار و تأثیر مثبت آن بر کاهش مصرف سوخت، ارتقای بازده حرارتی و کاهش انتشار گازهای گلخانهای در نیروگاه دعبل خزاعی است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| تحلیل انرژی؛ شبیه سازی با ترنسیس؛ کلکتور سهموی شکل؛ کلکتور لوله خلاء؛ گازهای گلخانهای | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Simulation and Performance Analysis of the Solar Preheater of the Cogeneration Power Plant of the Sugarcane Industry | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ayoub Kaabimofrad1؛ Abbas Asakereh2؛ Ebrahim Hajidavalloo3؛ Mostafa Kiani Deh Kiani4 | ||
| 1Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran | ||
| 2Department of Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran, Ahvaz, Iran | ||
| 3Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran | ||
| 4Department of Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| This research investigated the technical and environmental feasibility of a solar preheater at the Dehbal Khuzayi CHP plant. The goal was to reduce fossil fuel consumption and boost thermal efficiency by using solar energy for boiler feedwater preheating. Dynamic simulations were performed using TRNSYS software to evaluate and compare the thermal behavior of the system, including evacuated tube and parabolic trough collectors. Weather data and the technical characteristics of the base system were considered in the model, and the model’s validity was confirmed by matching its outputs with experimental data. he results showed that the ETC is capable of producing 26,519 GJ of thermal energy per hectare annually, while the PTC has the capacity to produce 16,239 GJ per hectare annually. The outlet temperature of both collector types is capable of reaching the system’s design temperature during peak solar radiation hours. From an environmental perspective, the use of solar collectors resulted in an annual reduction of 4,243 tons of CO₂-eq in the ETC and 3,096 tons of CO₂-eq in the PTC. The economic analysis showed that the ETC is more economical, with a payback period of 2.7 years and an internal rate of return of 31.9 percent. Overall, the results indicate the high efficiency of integrating solar energy into boiler feedwater preheating and its positive impact on reducing fuel consumption, improving thermal efficiency, and decreasing greenhouse gas emissions at the Dehbal Khuzayi power plant. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Energy analysis, Simulation TRNSYS, Parabolic trough collector, Evacuated tube collector, Greenhouse gases | ||
| مراجع | ||
|
Aail, M., Das, T., & Kalhar, J. A. (2025). Thermodynmic analysis of combined cooling, water, and power plant integrated with parabolic trough solar collectors and thermal energy storage system. Spectrum of Engineering Sciences, 3(10), 156–176. Abdel-Dayem, A. M., & Hawsawi, Y. M. (2022). Feasibility study using TRANSYS modelling of integrating solar heated feed water to a cogeneration steam power plant. Case Studies in Thermal Engineering, 39, 102396. https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102396. Abdelhalim, A. M., Meana-Fernández, A., & Suarez-Ramon, I. (2024). Integration of Thermal Solar Power in an Existing Combined Cycle for a Reduction in Carbon Emissions and the Maximization of Cycle Efficiency. Processes, 12(11), 2557. https://doi.org/10.3390/pr12112557. Ahmadi, G., Toghraie, D., & Akbari, O. A. (2017). Solar parallel feed water heating repowering of a steam power plant: A case study in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 77, 474–485. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.04.019. Alotaibi, S., Alotaibi, F., & Ibrahim, O. M. (2020). Solar-assisted steam power plant retrofitted with regenerative system using Parabolic Trough Solar Collectors. Energy Reports, 6,124–133. 10.1016/j.egyr.2019.12.019. Alvi, J. Z., Guan, Z., & Imran, M. (2024). Thermoeconomic Evaluation and Sustainability Insights of Hybrid Solar–Biomass Powered Organic Rankine Cycle Systems: A Comprehensive Review. Biomass,4(4), 1092–1121. Anonymous, 2021. The IPCC finalized the first part of the Sixth Assessment Report, Climate Change 2021: The Physical Science Basis, the Working Group I contribution to the Sixth Assessment Report on 6 August 2021 during the 14th Session of Working Group I and 54th Session of the IPCC. Bagherian, M.A. & Mehranzamir, K. (2020). A comprehensive review on renewable energy integration for combined heat and power production. Energy Conversion and Management, 224, 113454. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113454. Benny, M. G. (2024). Analysis of solar thermal power plants with thermal energy storage and solar hybrid operation strategy. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering, 21(3), 27-33. 10.9790/1684-2103032733. Bhuiyan, M. A., Zhang, Q., Khare, V., Mikhaylov, A., Pinter, G., & Huang, X. (2022). Renewable energy consumption and economic growth nexus—a systematic literature review. Frontiers in environmental science, 10, 878394. 10.3389/fenvs.2022.878394. Burin, E. K., Buranello, L., Giudice, P.L., Vogel, T., Görner, K., & Bazzo, E. (2015). Boosting power output of a sugarcane bagasse cogeneration plant using parabolic trough collectors in a feedwater heating scheme. Applied Energy, 154, 232-241. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.04.100. Burin, E. K., Vogel, T., Multhaupt, S., Thelen, A., Oeljeklaus, G., Görner, K., & Bazzo, E. (2016). Thermodynamic and economic evaluation of a solar aided sugarcane bagasse cogeneration power plant. Energy, 117,416-428. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.06.071. Chantasiriwan, S., & Charoenvai, S. (2020). Improving the Performance of Cogeneration System in Sugar Factory by the Integration of Superheated Steam Dryer and Parabolic Trough Solar Collector. In: Sayigh, A. (eds) Renewable Energy and Sustainable Buildings. Innovative Renewable Energy. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-18488-9_75. Chen, Z. & Ba, D. (2022). Solar Preheating in Power Plants: An Overview Of The Current State Of The Technology. International Journal of Advanced Science and Computer Applications, 1(1), 10-15. https://doi.org/10.47679/ijasca.v1i1.4 Duffie, J. A., & Beckman, W. A. (2013). Solar Engineering of Thermal Processes (4th ed.). John Wiley & Sons Guarino, S., Buscemi, A., Messineo, A., & Lo Brano, V. (2022). Energy and environmental assessment of a hybrid dish-stirling concentrating solar power plant. Sustainability, 14(10), 6098. IEA (2020). Renewable Energy Market Update: Outlook for 2020 and 2021. International Energy Agency. IRENA. (2020). Renewable Power Generation Costs in 2019. International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. Jones, S.A., Pitz-Paal, R., Schwarzboezl, P., Blair, N., & Cable, R. (2001). TRNSYS modeling of the SEGS VI parabolic trough solar electric generating system. International Solar Energy Conference (Vol. 16702, pp. 405-412). American Society of Mechanical Engineers. https://doi.org/10.1115/SED2001-152. Kabiri, S., Manesh, M. K., Yazdi, M., & Amidpour, M. (2021). New procedure for optimal solar repowering of thermal power plants and integration with MSF desalination based on environmental friendliness and economic benefit. Energy Conversion and Management, 240, 114247. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114247. Kalogirou, S. (2023). Solar Energy Engineering: Processes and Systems. . Elsevier press. Karapekmez, A.,& Dincer, I. (2020). Comparative efficiency and environmental impact assessments of a solar-assisted combined cycle with various fuels. Applied Thermal Engineering, 164, 114409. Kemal, Ç., Uğur, Ç., Ayşegül, Ç.K., & Erol, Ş. (2018). Contribution of the Cogeneration Systems to Environment and Sustainability. In: Aloui, F., Dincer, I. (eds) Exergy for A Better Environment and Improved Sustainability 2. Green Energy and Technology. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-62575-1_56. López, J. C., Escobar, A., Cárdenas, D. A., & Restrepo, Á. (2021). Parabolic trough or linear fresnel solar collectors? An exergy comparison of a solar-assisted sugarcane cogeneration power plant. Renewable Energy, 165,139-150. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.10.138. López, J. C., Restrepo, Á., & Bazzo, E. (2018). Exergy analysis of the annual operation of a sugarcane cogeneration power plant assisted by linear Fresnel solar collectors. Journal of Solar Energy Engineering, 140(6), 061004. https://doi.org/10.1115/1.4040534 Mahian, O., Mirzaie, M. R., Kasaeian, A., & Mousavi, S.H. (2020). Exergy analysis in combined heat and power systems: A review. Energy conversion and management, 226, 113467. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113467. Qin, Y., Liu, T., Li, P., Zhao, K., Jiao, F., Pei, G., & Liu, Q. (2024). New hybrid CHP system integrating solar energy and exhaust heat thermochemical synergistic conversion with dual-source energy storage. Journal of Thermal Science, 33(3), 970-984. https://doi.org/10.1007/s11630-024-1906-3. Shagdar, E., Shuai, Y., Lougou, B. G., Mustafa, A., Choidorj, D., & Tan, H. (2022). New integration mechanism of solar energy into 300 MW coal-fired power plant: performance and techno-economic analysis. Energy, 238, 122005. Vimmerstedt, L. (2022). Annual technology baseline: The 2022 electricity update. National Renewable Energy Lab.(NREL), Golden, CO (United States). Wang, S., Fu, Z., Sajid, S., Zhang, T., & Zhang, G. (2018). Thermodynamic and economic analysis of an integrated solar combined cycle system. Entropy, 20(5), 313. https://doi.org/10.3390/e20050313. Wu, J., & Han, Y. (2023). Integration strategy optimization of solar-aided combined heat and power (CHP) system. Energy, 263, p.125875. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.125875. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 78 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 87 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب