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

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی مکانیک

گرایش :تبدیل انرژی

عنوان : 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

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد بین المللی جلفا

 

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی مکانیک

گرایش تبدیل انرژی

 

عنوان:

 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

 

استاد راهنما :

دکتر محمدعلی اشجاری

بهمن ماه 1393

 برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالبفصل اول کلیات تحقیق 21-1 تحلیل مساله و ضرورت انجام تحقیق 21-2 بیوگاز و مشخصات آن 31-3 انواع واحدهای بیوگاز 41-4 زیست توده 51-5 کارآیی منابع و نگرش اجتماعی 61-6 رآکتور ترکیبی بیوگاز 7فصل دوم مروری بر کارهای انجام شده 82-1 تاریخچه بیوگاز 82-2 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ تجربی 112-3 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ تجهیز 112-3-1 همزن 122-3-2 سرپوش گازی 122-3-3 کویل داخلی 132-3-4 آبگرمکن بیوگازسوز 132-3-5 آبگرمکن خورشیدی 132-4 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ علمی 142-5 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ تحلیلی 142-6 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ نرم افزاری 142-7 موقعیت تحقیق حاضر به لحاظ سخت افزاری 152-8 زمان کار دستگاه ها 152-9 فرآیند رآکتور ترکیبی بیهوازی 162-9-1 رآکتور اول :رآکتور بیهوازی ترکیبی چینی و هندی 172-9-2 رآکتور دوم: رآکتور بی هوازی ترکیبی بیوگاز هندی و چینی کویلدار با آبگرمکن بیوگاز سوز 182-9-3 رآکتور سوم : رآکتور هیبریدی ترکیبی بیوگاز هندی و چینی کویدار با آبگرمکن بیوگازسوز و خورشیدی 19فصل سوم مواد و روش ها 203-1 روش حل معادلات رآکتور نوع اول: رآکتور بی هوازی ترکیبی چینی و هندی 203-1-1 بار حرارتی جدارها 213-1-2 اتلاف حرارتی ازطریق نفوذ هوا 213-1-3 بار ناشی از آبگرم مصرفی 223-1-4 بار ناشی از پخت و پز و روشنایی 223-1-5 مقدار بیوگاز مورد نیاز و تولید شده 233-1-6 مقدار مواد اولیه یا خوراک روزانه 253-1-7 روش طراحی هاضم و محاسبه حجم آن 253-1-8 روش محاسبه حجم مخزن خروجی یا نگهدارنده گاز 263-1-9 روش محاسبه قطر لوله ورودی مخزن هاضم 263-1-10 روش محاسبه قطر لوله خروجی مخزن دایجستر 273-1-11 حل معادلات حاکم و روش ساخت همزن 283-1-12 روش محاسبه ابعاد سرپوش گازی و بیوگاز تولیدی 303-1-13 مقدار بیوگاز تولیدی با اضافه شدن همزن 313-1-14 مقدار بیوگاز تولیدی با اضافه شدن سرپوش 323-1-15 مقدار بیوگاز تولید شده 323-2 روش طراحی رآکتور نوع دوم: رآکتور بیهوازی ترکیبی چینی وهندی کویلدار با آبگرمکن بیوگازسوز 333-2-1 بار حرارتی ساختمان 333-2-2 کویل داخلی و نسبت گاز مصرفی به تولیدی و مجموع بارهای ساختمان 333-2-3 مقدار بیوگاز ، خوراک و طراحی دایجستر ، همزن و سرپوش 343-2-4 بیوگاز تولید شده خالص 343-2-5 ظرفیت حرارتی آبگرمکن و مقدار آبگرم مورد نیاز 353-3 روش طراحی رآکتور نوع سوم : رآکتور هیبریدی بیوگاز و آبگرمکن خورشیدی 353-3-1- ظرفیت حرارتی آبگرمکن خورشیدی و مقدار آبگرم مورد نیاز 363-3-2 ثابت خورشیدی 364-3-3 مقدار تابش تابش خورشیدی 373-3-4 زاویه های مورد نیاز محاسبات 383-3-5 ساعات طلوع و غروب خورشید و طول روز 423-3-6 جهت تابش خورشید 433-3-7 میزان تابش خورشیدی بر روی صفحه افقی در سطح خارجی جو 433-3-8 بیان انرژی و متوسط ماهانه انرژی خورشیدی جذب شده 453-3-9 مقدار انرژی دریافتی و سطح مورد نیاز 463-3-10 سطح مورد نیاز برای کلکتور خورشیدی 473-4 روش های اندازه گیری و ابزار ها 483-5 روش محاسبه مقدار هزینه ها و بازگشت سرمایه 493-6-روش اعتبار سنجی نتایج 52فصل چهارم طراحی و نحوه انجام محاسبات 534-1 مقدمات برنامه 534-2 بیان مسئله 544-3 طراحی رآکتور نوع اول 544-3-1 مقدمات طراحی 544-3-2- مشخصات ساختمان 564-3-3 ضرایب انتقال حرارت و بارهای حرارتی 564-3-4 مقدار بیوگاز مورد نیاز برای جبران بارها 584-3-5 طراحی هاضم 584-3-6 طراحی همزن 594-3-7 طراحی سرپوش 594-3-8 مقدار تولید بیوگاز در رآکتور نوع اول 604-3-9 مقدار انرژی تولید شده توسط بیوگاز در رآکتور نوع اول 604-3-10 هزینه ها و زمان بازگشت سرمایه 614-4 فلوچارت برنامه EES رآکتور اول 614-5 طراحی رآکتور نوع دوم 634-5-1 مقدار بارهای حرارتی 634-5-2 محاسبات 634-6 فلوچارت برنامه EES رآکتور دوم 644-7 طراحی رآکتور سوم 654-7-1 محاسبه مقدار دبی آبگرمکن خورشیدی برای کویل داخلی 654-7-2 زاویه های مورد نیاز محاسبات 664-7-3 ساعات طلوع ، غروب و طول روز 664-7-4 مقدار متوسط ماهانه تابش روزانه 664-7-5 بدست آوردن سطح مورد نیاز آبگرمکن خورشیدی (Ac) 674-7-6 بازدهی گردآورنده 674-7-7 مقدار بیوگاز تولید شده 674-7-8- محاسبه هزینه های رآکتور هیبریدی بیوگاز و آبگرمکن خورشیدی 684-8 فلوچارت برنامه EES رآکتور سوم 684-8 انتخاب رآکتور مناسب و اتمام برنامه 694-9 فلوچارت برنامه EES (کل پایان نامه) 69فصل پنجم مدل سازی و ساماندهی نتایج نرم افزاری 705-1 حل مسئله برای رآکتور نوع اول : رآکتور بیهوازی ترکیبی چینی و هندی 705-2 حل مسئله برای رآکتور نوع دوم : رآکتور بیهوازی ترکیبی چینی و هندی کویلدار با آبگرمکن بیوگازسوز 785-3 حل مساله برای رآکتور نوع سوم : رآکتور هیبریدی بیوگاز و آبگرمکن خورشیدی 82فصل ششم طراحی و ساخت تجربی رآکتور بی هوازی ترکیبی در روستای فیرورق 906-1 مقدمات طرح 906-2 مشخصات منطقه 916-3 تاثیر شرایط آب و هوایی منطقه بر تولید 926-4 مشخصات خانوار 926-5 ابعاد دایجستر و محاسبه قطر لوله ای ورودی 936-6- هم زن مکانیکی 966-7 سرپوش گازی 986-8 زمان بندی ساخت رآکتور آزمایشگاهی 100فصل هفتم نتایج تجربی 1017-1- نتایج تجربی رآکتور نوع اول احداث شده 1017-2 مقایسه نتایج تجربی با محاسبات علمی 1047-3 مقایسه رآکتور ها 1097-4 انتخاب رآکتور مناسب 111فصل هشتم بحث و نتیجه گیری 1138-1 دما 1138-2- ظرفیت اسمی رآکتور 1138-3 از دیدگاه زیست محیطی 1148-4 ارتقای علمی 1158-5 تولید انرژی 1158-6 صرفه جویی در وقت 1168-7 پیشنهادات برای تحقیقات جدید 116فهرست منابع فارسی 118فهرست منابع انگلیسی 121پیوست الف- زمانبدی انجام پروژه رآکتور ترکیبی 123پیوست ب هزینه های غیر مالی پروژه 124پیوست ج- هزینه های مالی پروژه 124فهرست جدول هاجدول 2-1 مقایسه ویژگی ها و نقاط ضعف و قوت دو مدل هندی و چینی با مدل ترکیبی 16جدول 3-1 خواص انواع مواد خوراک 25جدول 3-2 انتخاب مشخصات هاضم چینی 27جدول 3-3 انتخاب مشخصات هاضم هندی 27جدول 3-4 مقدار روز و زاویه انحراف خورشید برای روز متوسط ماه 39جدول 3-5 متوسط ماهانه تابش روزانه سطح خارجی جو 40جدول 3-6 ترخ گازبهای خانگی در سال 1393 51جدول 3-7 نتایج ارائه شده در مقاله دکتر عمرانی 52جدول 4-1 مشخصات اقلیمی شهر خوی 54جدول 4-2 مقدار ضریب انتقال حرارت جدار ها 57جدول 4-3 مقدار ارزش حرارتی سوختها 57جدول 4-4 مقدار بیوگاز تولیدی برای هر کیلوگرم خوراک در روز برای روزهای متوسط ماه ها 59جدول 5-1 مشخصات ساختمان 70جدول 5-2 مشخصات هاضم چینی 73جدول 5-3 مشخصات هاضم هندی 73جدول 5-4 هزینه های رآکتور ترکیبی چینی و هندی 76جدول 5-5 جدول هزینه های صرفه جویی شده و درآمد ها رآکتور بی هوازی ترکیبی چینی و هندی 77جدول 5-6 مقدار زوایا برای روز متوسط فروردین ماه 83جدول 5-7 زوایا برای روز متوسط در طول سال در مدار 38 درجه 84جدول 5-8 متوسط ماهانه تابش روزانه بر روی صفحه افقی برای خوی 85جدول 5-9 مشخصات تابش در شهر خوی 86جدول 5-10 مشخصه های محاسبه سطح و راندمان 86جدول 5-11 هزینه های رآکتور هیبریدی بیوگاز و آبگرمکن خورشیدی 89جدول 5-12 جدول هزینه های صرفه جویی شده و درآمد های رآکتور هیبریدی (تومان) 89جدول 7-1 میزان بیوگاز تولید شده در شرایط آزمایش 102  فهرست شکل هاشکل1-1 واحد مخزن گاز ثابت یا دایجستر چینی 4شکل 1-2 واحد مخزن گاز شناور یا دایجستر هندی 5شکل 2-1 رآکتور نوع اول : رآکتور بی هوازی ترکیبی چینی و هندی 17شکل 2-3 رآکتور نوع سوم : رآکتور بیهوازی هیبریدی 19شکل 3-1  تولید بیوگاز از فضولات تازه گاو بستگی به زمان اقامت و دمای دایجستر 23شکل 3-2 زوایای مختلف خورشیدی 41شکل 3-3 تابش مستقیم بر روی سطوح افقی و شیبدار 43شکل 3-4 کنتور گاز ، تجهیز اندازه گیری دبی بیوگاز 49شکل 3-5 تجهیزات اندازهگیری دما و فشار 49شکل 4-1 روزها و ساعات کار سیستم و منزل 55شکل 4-2 ابعاد و موقعیت طرح 56شکل 4-3 فلوچارت رآکتور اول 62شکل 4-4 فلوچارت رآکتور دوم 64شکل 4-5 فلوچارت رآکتور سوم 68شکل 4-6 فلوچارت کلی نرم افزار 69شکل 5-1 تلفات حرارتی جدار ها (ساعتی) در طول سال برای روز متوسط هر ماه 71شکل 5-2 تلفات حرارتی جدار ها (ماهانه) برای تمام ماه ها در طول سال 71شکل 5-3 مقدار بیوگاز مورد نیاز (روزانه) برای تامین انرژی ساختمان در طول سال 72شکل 5-4 مقدار بیوگاز مورد نیاز (ماهانه) برای تامین انرژی ساختمان در طول سال 72شکل 5-5 تولید روزانه بیوگاز توسط تجهیزات رآکتور بی هوازی ترکیبی چینی و هندی 74شکل 5-6تولید ماهانه بیوگاز توسط تجهیزات رآکتور بی هوازی ترکیبی چینی و هندی 74شکل 5-7 مقایسه تولید و مصرف در رآکتور نوع اول 75شکل 5-8 تلفات حرارتی کویل داخلی رآکتور بی هوازی کویلدار با آبگرمکن بیوگازسوز (ساعتی) 78شکل 5-9 تلفات حرارتی کویل داخلی رآکتور بی هوازی کویلدار با آبگرمکن بیوگازسوز (روزانه) 79شکل 5-10 تلفات حرارتی کویل داخلی رآکتور بی هوازی کویلدار با آبگرمکن بیوگازسوز (ماهانه) 79شکل 5-11 مقدار بیوگاز مورد نیاز روزانه روز متوسط هر ماه تولید شده در سیستم ساده و کویل دار 80شکل 5-12 مقدار بیوگاز مورد نیاز ماهانه در سیستم ساده و کویل دار 80شکل 5-13 تولید روزانه بیوگاز توسط رآکتور بی هوازی ترکیبی چینی و هندی کویلدار با آبگرمکن بیوگازسوز 81شکل 5-14 تولید ماهانه بیوگاز توسط رآکتور بی هوازی ترکیبی چینی و هندی کویلدار با آبگرمکن بیوگازسوز 81شکل 5-15 تولید ماهانه بیوگاز توسط رآکتور بی هوازی ترکیبی چینی و هندی کویلدار با آبگرمکن بیوگازسوز 82شکل 5-16 تولید روزانه بیوگاز توسط رآکتور هیبریدی بیوگاز و آبگرمکن خورشیدی 87شکل 5-17 تولید ماهانه بیوگاز توسط رآکتور هیبریدی بیوگاز و آبگرمکن خورشیدی 87شکل 5-18 مقایسه بیوگاز تولید شده و مورد نیاز رآکتور سوم 88شکل 6-1 پیش بینی تولید بیوگاز در طول ماههای سال برای شهر خوی 92شکل 6-2 حفر گودال رآکتور سمت راست به تاریخ 24/2/93 و سمت چپ به تاریخ 6/3/93 94شکل 6-3 سنگ چینی و بتن ریزی کف مخروطی به تاریخ 8/3/93 94شکل 6-4 قالب بندی و بتن ریزی رآکتور به تاریخ 9/3/93 94شکل 6-5 قالب بندی و بتن ریزی سقف گنبدی به تاریخ 10/3/93 95شکل 6-6 قالب بندی و بتن ریزی مخزن خروجی به تاریخ 11/3/93 96شکل 6-7 حوضچه ورودی تصویر سمت راست مورخه 12/3/93 و مخزن خروجی 14/4/93 96شکل 6-8 جزئیات مهار همزن 97شکل 6-9 جزئیات اندازه همزن 97شکل 6-10 نحوه اتصال شفت همزن به بلبرینگ مورخه 18/3/93 98شکل 6-11 همزن مکانیکی و دفن دایجستر در محوطه مورخه  18/3/93 98شکل 6-12 سرپوش گازی و نحوه آب بندی آن تصویر سمت راست مورخه 17/3/93 99شکل 7-1 دما و فشار اندازه گیری شده تجربی دایجستر 101شکل 7-2 میزان تولید بیوگاز به دست آمده از نتایج تجربی برای کل خوراک موجود 103شکل 7-3 میزان تولید بیوگاز به دست آمده از نتایج تجربی برای واحد خوراک 103شکل 7-4 مقایسه نتایج تجربی با محاسبه شده مورد نیاز ماهانه 104شکل 7-5 مقایسه نتایج تجربی با محاسبه شده مورد نیاز هفتگی 104شکل 7-6 برآورد مقدار تولید در سیستم ترکیبی ساخته شده برای روستای فیرورق 106شکل 7-7 مقایسه میزان تولید بیوگاز نتایج تجربی و برآورد شده 106شکل 7-8 نتایج صحیح آزمایش دکتر عمرانی 108شکل 7-9 میزان فزایش تولید بیوگاز به دلیل تجهیزات به کار گرفته شده بر حسب درصد 108شکل7-10 تحلیل انرژی برای رآکتور اول 109شکل 7-11 تحلیل انرژی برای رآکتور دوم 110شکل7-12 تحلیل انرژی برای رآکتور سوم 110شکل 7-13 مقایسه رآکتور های نوع اول ، دوم و سوم 112  چکیدهاین پایان نامه به بررسی و تحلیل طراحی رآکتور های بی­هوازی می­پردازد. 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 هاضم­‌های بیوگاز می­باشند. 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  

فصل اول

  کلیات تحقیق

     

1-1 تحلیل مساله و ضرورت انجام تحقیق

با وجود مشکلات عرضه انرژی و هدفمند شدن یارانه ها و گرانی سوخت ، جایگاه انرژی های نو در کشور مشخص­تر می شود. حال با معرفی سیستم بیوگاز به عنوان حلال برخی مشکلات مذکور ،برای توجیه بهتر مسئله، (شادی طلب و نایه در، 1388) رآکتور بیوگاز شرح داده شده می­شود( تقوی و عباسپور، 1392). هاضم های بی­هوازی دارای مشکلاتی هستند که محبوبیت استفاده از آنها را کم می­کند. بزرگترین مشکل هاضم­ها عدم جوابگویی به نیاز انرژی ساختمان می باشد. در پروژه حاضر روش­های علمی جدیدی برای حل این مشکل آورده شده است که نو آوری تحقیق می باشد.   یک دستگاه بیوگاز عموماً و به طور کلی از دو حوضچه ورودی و خروجی, یک مخزن تخمیر و یک محفظه گاز تشکیل شده است که با توجه به شرایط خاص اقلیمی و امکانات فنی و مالی به شکل‌های مختلف ساخته شده و مورد بهره برداری قرار می‌گیرد (احمدی ،1364). برای اینکه فرآیند تشکیل بیوگاز در مخزن تخمیر به خوبی صورت گیرد باید درجه حرارت حدود 20 تا 35 درجه سلسیوس باشد و مواد اولیه تقریباً هم حجم خود با آب مخلوط شده باشند (ساسه ،1374). بیو گاز توسط باکتریهایی که موجب تجزیه ، پوسیدن وشکسته شدن مواد آلی درشرایط بدون اکسیژن می­شود لذا چنین فرآیندی را هضم بی­هوازی گویند که شامل دو مرحله است (خردمند و همکاران، 1388). اصولاً بیوگاز را می توان از هر ماده آلی به دست آورد. (مهراسبی ، 1376).تعداد صفحه : 159قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید