پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

آنالیز انرژی و اگسرژی سیستم ترکیبی تولید بیوهیدروژن و توان الکتریکی با استفاده از بیوگاز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

فرهاد صیرفی 1
رحیم ابراهیمی 2
هادی غائبی 3
مرتضی بیاره 4

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد،

2 هیات علمی، استاد تمام، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد ، شهرکرد، ایران

3 3. هیات علمی، دانشیار، گروه مهندسی مکانیک ، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی ، اردبیل،

4 هیات علمی، دانشیار، گروه مهندسی مکانیک ، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهرکرد ، شهرکرد، ایران،

https://doi.org/10.22034/jrmam.2023.14235.651
چکیده
در این مقاله، انرژی و اگسرژی یک سیستم جدید تولید بیوهیدروژن، گرما و توان الکتریکی از سوخت تجدیدپذیر بیوگاز که تولید آن وابسته به ضایعات کشاورزی است مورد تجزیه تحلیل قرار گرفت. فرآیند تولید بیوهیدروژن از طریق رفورمینگ بخار آب- بیوگاز و رفورمینگ دی اکسید کربن- بیوگاز با نرم افزارEES کدنویسی گردید. در این تحقیق، گرمای ناشی از سوختن بیوگاز، انرژی لازم برای واکنش رفورمینگ بیوگاز را تامین می‌نماید که این مهم باعث می‌شود تا بازده حرارتی و اگسرژی سیستم به ترتیب به بالای 74% و %34/58 برسند. با در نظر گرفتن توان لازم الکتریکی بین 5 تا 40 مگاوات، میزان تولید بیوهیدروژن در بازه kg/s 11/0 تا 83/0بدست آمد. بررسی میزان نرخ تخریب اگسرژی در اجزای سیستم مشخص کرد که محفظه سوخت بیشترین تخریب اگسرژی را با مقدار تقریبی 51% دارد. یک تحلیل پارامتری دقیق برای مقدار بهینه تولید بیوهیدروژن نیز انجام شد تا پارامترهای کلیدی و مهم سیستم ارزیابی شوند. نتایج نشان داد که نقطه بهینه تولید بیوهیدروژن در شرایطی که نسبت مولی دی اکسیدکربن به متان در ورودی رفورمینگ بین 5/0 تا 66/0، نسبت مولی مخلوط بخار آب به متان بین 2 تا 6/3 و دمای واکنش رفورمینگ نیز بین 965 تا 1036 کلوین قرار دارند بدست می‌آید. از سوی دیگر در دمای واکنش بالاتر از 965 کلوین، مقدار تبدیل گاز متان به 97% و دی اکسید کربن به 86% می‌رسد که نشانگر کاهش بیشترگازهای گلخانه‌‌ای است. این مقاله روش جدیدی جهت تحلیل پارامتری سیستم ترمودینامیکی تولید بیوهیدروژن، فقط با استفاده از انرژی بیوگاز، ارائه داده است.

کلیدواژه‌ها

بیوگاز
رفورمینگ
آنالیز ترمودینامیکی
اگسرژی
توان الکتریکی
موضوعات

صفحه اصلی

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما