پایان نامه طراحی و ساخت یک واحد رآکتور بی هوازی ترکیبی در شهرستان خوی و امکان سنجی استفاده از یک کویل داخلی ، آبگرمکن بیوگاز سوز و آبگرمکن خورشیدی در ساختمان آن

پایان نامه طراحی و ساخت یک واحد رآکتور بی هوازی ترکیبی در شهرستان خوی و امکان سنجی استفاده از یک کویل داخلی ، آبگرمکن بیوگاز سوز و آبگرمکن خورشیدی در ساختمان آن
مقطع : کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک – گرایش تبدیل انرژی
چکیده
این پایان نامه به بررسی و تحلیل طراحی رآکتور های بی¬هوازی می¬پردازد. سه رآکتور جهت افزایش راندمان پیشنهاد داده شده اند. تمام محاسبات طراحی هر سه رآکتور در نرم افزار EES انجام گردیده است. رآکتور اول، ساخت و بهره برداری یک رآکتور بیوگاز ترکیبی هندی و چینی است. هدر رفت گاز از مخزن خروجی و سفت شدن محلول از دلایل کم بودن راندمان در هاضم¬‌های بیوگاز می¬باشند. در طراحی و ساخت رآکتور موجود برای افزایش بازده ، از همزن مکانیکی جهت افزایش تولید و از سرپوش گازی برای استحصال بیوگاز حوضچه خروجی استفاده گردیده است. در رآکتور دوم کویل آبگرم داخلی و آبگرمکن بیوگازسوز تجهیزات ضمیمه شده به رآکتور اول هستند. در رآکتور سوم تجهیز آبگرمکن خورشیدی، به رآکتور دوم اضافه شده است. این رآکتورها با یکدیگر مقایسه گردیده و رآکتور ایده‌آل برای منطقه طراحی انتخاب و ساخته شده است. رآکتورها ، با مدت زمان اقامت 117روز با حجم هاضم 9600 لیتر فضولات که با نسبت یک به یک با آب مخلوط شده اند، طراحی شده اند. هاضم ساده توانایی تولید متوسط بیش از یک مترمکعب گاز را در روز داراست. رآکتور اول با بتن مسلح در مرز شمال غربی کشور (شهرستان خوی-شهر فیرورق) احداث گردیده است. حجم مخزن خروجی دو مترمکعب و سرپوش گازی به حجم 350 لیتر می باشد. در ابتدا میزان بارگیری مخزن 12 تن مخلوط است که از آن پس به صورت متناوب با مقدار خوراک روزانه 40 کیلوگرم فضولات گاوی می باشد. براساس آزمایش‌ها و اندازه‌گیری‌های تجربی میزان گاز خروجی با به کار بردن همزن 5/6 درصد ، سرپوش 21 درصد و همزن و سرپوش 5/27درصد افزایش می یابد. نتایج تجربی بر حسب تعداد روزهای آزمایش 1 تا 117 روز ارائه شده است. مدل‌سازی نتایج علمی و تجربی در طول یک سال انجام گرفته است که در راستای آن نیاز انرژی ساختمان و انرژی گاز تولید شده بررسی شده است.

واژه‌گان کلیدی: تبدیل انرژی ، طراحی رآکتور بی‌هوازی ، سیستم بیوگاز، تامین انرژی ، بیوگاز

فهرست
فصل اول کلیات تحقیق 2
1-1 تحلیل مساله و ضرورت انجام تحقیق 2
1-2 بیوگاز و مشخصات آن 3
1-3 انواع واحدهای بیوگاز 4
1-4 زیست توده 5
1-5 کارآیی منابع و نگرش اجتماعی 6
1-6 رآکتور ترکیبی بیوگاز 7
فصل دوم مروری بر کارهای انجام شده 8
2-1 تاریخچه بیوگاز 8
2-2 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ تجربی 11
2-3 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ تجهیز 11
2-3-1 همزن 12
2-3-2 سرپوش گازی 12
2-3-3 کویل داخلی 13
2-3-4 آبگرمکن بیوگازسوز 13
2-3-5 آبگرمکن خورشیدی 13
2-4 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ علمی 14
2-5 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ تحلیلی 14
2-6 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ نرم افزاری 14
2-7 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ سخت افزاری 15
2-8 زمان کار دستگاه ها 15
2-9 فرآیند رآکتور ترکیبی بیهوازی 16
2-9-1 رآکتور اول :رآکتور بیهوازی ترکیبی چینی و هندی 17
2-9-2 رآکتور دوم: رآکتور بی هوازی ترکیبی بیوگاز هندی و چینی کویلدار با آبگرمکن بیوگاز سوز 18
2-9-3 رآکتور سوم : رآکتور هیبریدی ترکیبی بیوگاز هندی و چینی کویدار با آبگرمکن بیوگازسوز و خورشیدی 19
فصل سوم مواد و روش ها 20
3-1 روش حل معادلات رآکتور نوع اول: رآکتور بی هوازی ترکیبی چینی و هندی 20
3-1-1 بار حرارتی جدارها 21
3-1-2 اتلاف حرارتی ازطریق نفوذ هوا 21
3-1-3 بار ناشی از آبگرم مصرفی 22
3-1-4 بار ناشی از پخت و پز و روشنایی 22
3-1-5 مقدار بیوگاز مورد نیاز و تولید شده 23
3-1-6 مقدار مواد اولیه یا خوراک روزانه 25
3-1-7 روش طراحی هاضم و محاسبه حجم آن 25
3-1-8 روش محاسبه حجم مخزن خروجی یا نگهدارنده گاز 26
3-1-9 روش محاسبه قطر لوله ورودی مخزن هاضم 26
3-1-10 روش محاسبه قطر لوله خروجی مخزن دایجستر 27
3-1-11 حل معادلات حاکم و روش ساخت همزن 28
3-1-12 روش محاسبه ابعاد سرپوش گازی و بیوگاز تولیدی 30
3-1-13 مقدار بیوگاز تولیدی با اضافه شدن همزن 31
3-1-14 مقدار بیوگاز تولیدی با اضافه شدن سرپوش 32
3-1-15 مقدار بیوگاز تولید شده 32
3-2 روش طراحی رآکتور نوع دوم: رآکتور بیهوازی ترکیبی چینی وهندی کویلدار با آبگرمکن بیوگازسوز 33
3-2-1 بار حرارتی ساختمان 33
3-2-2 کویل داخلی و نسبت گاز مصرفی به تولیدی و مجموع بارهای ساختمان 33
3-2-3 مقدار بیوگاز ، خوراک و طراحی دایجستر ، همزن و سرپوش 34
3-2-4 بیوگاز تولید شده خالص 34
3-2-5 ظرفیت حرارتی آبگرمکن و مقدار آبگرم مورد نیاز 35
3-3 روش طراحی رآکتور نوع سوم : رآکتور هیبریدی بیوگاز و آبگرمکن خورشیدی 35
3-3-1- ظرفیت حرارتی آبگرمکن خورشیدی و مقدار آبگرم مورد نیاز 36
3-3-2 ثابت خورشیدی 36
4-3-3 مقدار تابش تابش خورشیدی 37
3-3-4 زاویه های مورد نیاز محاسبات 38
3-3-5 ساعات طلوع و غروب خورشید و طول روز 42
3-3-6 جهت تابش خورشید 43
3-3-7 میزان تابش خورشیدی بر روی صفحه افقی در سطح خارجی جو 43
3-3-8 بیان انرژی و متوسط ماهانه انرژی خورشیدی جذب شده 45
3-3-9 مقدار انرژی دریافتی و سطح مورد نیاز 46
3-3-10 سطح مورد نیاز برای کلکتور خورشیدی 47
3-4 روش های اندازه گیری و ابزار ها 48
3-5 روش محاسبه مقدار هزینه ها و بازگشت سرمایه 49
3-6-روش اعتبار سنجی نتایج 52
فصل چهارم طراحی و نحوه انجام محاسبات 53
4-1 مقدمات برنامه 53
4-2 بیان مسئله 54
4-3 طراحی رآکتور نوع اول 54
4-3-1 مقدمات طراحی 54
4-3-2- مشخصات ساختمان 56
4-3-3 ضرایب انتقال حرارت و بارهای حرارتی 56
4-3-4 مقدار بیوگاز مورد نیاز برای جبران بارها 58
4-3-5 طراحی هاضم 58
4-3-6 طراحی همزن 59
4-3-7 طراحی سرپوش 59
4-3-8 مقدار تولید بیوگاز در رآکتور نوع اول 60
4-3-9 مقدار انرژی تولید شده توسط بیوگاز در رآکتور نوع اول 60
4-3-10 هزینه ها و زمان بازگشت سرمایه 61
4-4 فلوچارت برنامه EES رآکتور اول 61
4-5 طراحی رآکتور نوع دوم 63
4-5-1 مقدار بارهای حرارتی 63
4-5-2 محاسبات 63
4-6 فلوچارت برنامه EES رآکتور دوم 64
4-7 طراحی رآکتور سوم 65
4-7-1 محاسبه مقدار دبی آبگرمکن خورشیدی برای کویل داخلی 65
4-7-2 زاویه های مورد نیاز محاسبات 66
4-7-3 ساعات طلوع ، غروب و طول روز 66
4-7-4 مقدار متوسط ماهانه تابش روزانه 66
4-7-5 بدست آوردن سطح مورد نیاز آبگرمکن خورشیدی (Ac) 67
4-7-6 بازدهی گردآورنده 67
4-7-7 مقدار بیوگاز تولید شده 67
4-7-8- محاسبه هزینه های رآکتور هیبریدی بیوگاز و آبگرمکن خورشیدی 68
4-8 فلوچارت برنامه EES رآکتور سوم 68
4-8 انتخاب رآکتور مناسب و اتمام برنامه 69
4-9 فلوچارت برنامه EES (کل پایان نامه) 69
فصل پنجم مدل سازی و ساماندهی نتایج نرم افزاری 70
5-1 حل مسئله برای رآکتور نوع اول : رآکتور بیهوازی ترکیبی چینی و هندی 70
5-2 حل مسئله برای رآکتور نوع دوم : رآکتور بیهوازی ترکیبی چینی و هندی کویلدار با آبگرمکن بیوگازسوز 78
5-3 حل مساله برای رآکتور نوع سوم : رآکتور هیبریدی بیوگاز و آبگرمکن خورشیدی 82
فصل ششم طراحی و ساخت تجربی رآکتور بی هوازی ترکیبی در روستای فیرورق 90
6-1 مقدمات طرح 90
6-2 مشخصات منطقه 91
6-3 تاثیر شرایط آب و هوایی منطقه بر تولید 92
6-4 مشخصات خانوار 92
6-5 ابعاد دایجستر و محاسبه قطر لوله ای ورودی 93
6-6- هم زن مکانیکی 96
6-7 سرپوش گازی 98
6-8 زمان بندی ساخت رآکتور آزمایشگاهی 100
فصل هفتم نتایج تجربی 101
7-1- نتایج تجربی رآکتور نوع اول احداث شده 101
7-2 مقایسه نتایج تجربی با محاسبات علمی 104
7-3 مقایسه رآکتور ها 109
7-4 انتخاب رآکتور مناسب 111
فصل هشتم بحث و نتیجه گیری 113
8-1 دما 113
8-2- ظرفیت اسمی رآکتور 113
8-3 از دیدگاه زیست محیطی 114
8-4 ارتقای علمی 115
8-5 تولید انرژی 115
8-6 صرفه جویی در وقت 116
8-7 پیشنهادات برای تحقیقات جدید 116
فهرست منابع فارسی 118
فهرست منابع انگلیسی 121
پیوست الف- زمانبدی انجام پروژه رآکتور ترکیبی 123
پیوست ب هزینه های غیر مالی پروژه 124
پیوست ج- هزینه های مالی پروژه 124

–
تعداد صفحه :149

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند