شبیه سازی عملکرد طرح صنعتی مایع‌سازی گاز طبیعی و بهینه سازی جهت بیشینه نسبت بازده انرژی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این‌مطالعه‌ از بین‌روش‌های مختلف ‌مایع‌سازی گاز‌ طبیعی طرح متداول مربوط به سال های اخیر را انتخاب کرده و پس از طراحی صنعتی روند تولید با در نظر گرفتن سایر عوامل جانبی نسبت به مدل سازی اجزا و شبیه‌سازی کامل سیستم  یکپارچه اقدام گردید. البته دلیل مایع‌سازی گاز حجم نگهداری و انتقال آن است که حدودا 1/600 حالت گازی‌سازی می‌باشد. لازم به ذکر است که دراین روش گاز طبیعی در فشار اتمسفر استاندارد (kPa 101.3) و دمای -161.5درجه سلسیوس مورد مایع‌سازی قرار می‌گیرد که جهت ذخیره‌سازی و حمل و نقل در مخازن بزرگ به دور از مشکل تحمل فشار فقط مساله عایق کاری مدنظر می‌باشد.. ضمنا نظر به اینکه بیش از 86 درصد انواع گازهای طبیعی منطقه خاورمیانه از گاز متان تشکیل می‌شود لذا محاسبات براساس گاز متان صورت می‌گیرد که در سایر روش‌هاهم همین انتخاب وجود دارد. نتایج بهینه حاصل از این شبیه‌سازی در حداکثر فشار در مرحله تراکم3.188 و ضریب عملکرد 2.377  و نسبت بازده انرژی 60.71 درصد حاصل شده و سایر نتایج و اطلاعات مربوطه با تشریح گراف‌های حاصل در بخش نتیجه‌گیری آورده شده‌است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]          Nobuyuki k, Tomita E, and Sakata Y, Auto-ignited kernels during knocking combustion in a spark-ignition engine. Proceedings of the Combustion Institute, Jan. 2007; 31, 2, 2999–3006, doi: 10.1016/j.proci.2006.07.210.
[2]          Fauzan MF, Chuah LS, Lee C , Hameed A, Lee J, and Shankar M, A Review of Hydrogen as a Fuel in Internal Combustion Engines. Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, Apr. 2019; 42, 3, 35–46, , doi: 10.26480/jmerd.03.2019.35.46.
[3]          Mattingly JD, Elements of gas turbine propulsion. 1996.
[4]          Roskam J. Airplane Design Part IV: Layout Design of Landing Gear and Systems. 1989.
[5]          Astley R. J., Numerical methods for noise propagation in moving flows, with application to turbofan engines. Acoust Sci Technol, 2009; 30, 4, 227–239, , doi: 10.1250/ast.30.227.
[6]          Royalty C, Schuster B, Noise from a Turbofan Engine Without a Fan from the Engine Validation of Noise and Emission Reduction Technology (EVNERT) Program. in 14th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (29th AIAA Aeroacoustics Conference), May 2008; doi: 10.2514/6.2008-2810.
[7]          Aydin H, Turan O, Karakoc TH, Midilli A. Exergetic Sustainability Indicators as a Tool in Commercial Aircraft: A Case Study for a Turbofan Engine. Int J Green Energy, Jan. 2015; 12, 1, 28–40, doi: 10.1080/15435075.2014.889004.
[8]          Turan O. An exergy way to quantify sustainability metrics for a high bypass turbofan engine. Energy, Jun. 2015; 86, 722–736, doi: 10.1016/j.energy.2015.04.026.
[9]          Mokarizadeh Haghighi Shirazi M, Mowla D. Energy optimization for liquefaction process of natural gas in peak shaving plant. Energy 35, 2010; 2878e2885.
[10]        Wensheng Lin, Na Zhang, AnzhongGU; LNG (liquefied natural gas): A necessary part in China’s future energyinfrastructure. Energy 35, 2010; 4383–4391.
[11]        Hee Bum Lee, Bum Jin Park, Shin Hyung Rhee, Jun Hong Bae, Kyung Won Lee, Wang Jo Jeong; Liquefied natural gasflow in the insulation wall of a cargo containment system and its evaporation. Applied Thermal Engineering 31; 2011; 2605e2615.
[12]        Yongliang Li, Xiang Wang, Yulong Ding; An optimal design methodology for large-scale gas liquefaction. Applied Energy 99, 2012; 484–490.
[13]        Florian Dauber, Roland Span; Modelling liquefied-natural-gas processes using highly accurate property models. Applied Energy 97, 2012; 822–827.
[14]        T.B. He, Y.L. Ju; Design and optimization of natural gas liquefaction process by utilizing gas pipeline pressure energy. Applied Thermal Engineering 57 2013; 1-6.
[15]        T.B. He, Y.L. Ju; Design and optimization of natural gas liquefaction process by utilizing gas pipeline pressure energy. Applied Thermal Engineering 57 2013; 1-6.
[16]        He, Y.L. Ju; A novel process for small-scale pipeline natural gas liquefaction”. Applied Energy 115, 2014; 17–24.
[17]        Boumedienne M, Beladjine, Ahmed Ouadha, Lahouari Adjlout; Performance analysis of oxygen refrigerant in an LNG BOG re-liquefaction plant. The 3rd International Conference on Sustainable Energy Information Technology (SEIT 2013), Procedia  Computer  Science  19,   2013;  762  –  769.
[18]        Huan Wang, Xiaojun Shi, Defu Che; Thermodynamic optimization of the operating parameters for a combined power cycle utilizing low-temperature waste heat and LNG cold energy. Applied Thermal Engineering 59, 2013; 490-497.
[19]        Johnson  L, et al. Improvement of natural gas liquefaction processesby using liquid turbines. Conf.  Proc.  Int.  Conf.  Exhibit.  Liquefied Nat.  Gas, 11th, 1995; 2.9, 1-11.
 
[20]   Mehdikhani V, Mirzaee I, Khalilian M, Abdolalipouradl, M, Thermodynamic and exergoeconomic assessment of a new combined power, natural gas, and hydrogen system based on two geothermal wells. Applied Thermal Engineering, 2022; 206, 118116.
[21]       Abdolalipouradl M, Mousavi V, Mohammadkhani F, Yari M. Proposing new configurations of flash cycle for effective utilization of geothermal resources: thermodynamic and exergoeconomic assessments. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 2022; 44(10), 465.