عنوان پایان‌نامه
طراحی و بهینه سازی فرآیند تولید هیدروژن با روش کراکینگ خورشیدی متان
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61239;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1386.
- تاریخ دفاع
- ۰۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- نبی عبدالمحمدی
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان, مهدی مهرپویا
- چکیده
- با توجه به مشکلات سوخت¬های موجود، تولید یک سوخت جایگزین از جمله هیدروژن، از اولویت¬های عصر حاضر است. تولید هیدروژن به روش کراکینگ گاز طبیعی یکی از روش¬های مهم تولید هیدروژن است که در روش جدید، از منبع خورشیدی برای تامین گرمای آن استفاده می¬شود. در این پژوهش ابتدا اهمیت هیدروژن و انواع روش¬های تولید آن مورد بحث قرار گرفته است؛ سپس به شرح فرآیند تولید هیدروژن با روش کراکینگ خورشیدی متان اشاره شده است. بعدتر به شبیه¬سازی سه نوع رآکتور ممکن مورد استفاده در این فرآیند، با استفاده از نرم¬افزار Comsol پرداخته شده که در آن¬ها منبع گرمایی همان منابع سنتی تامین گرمایی هستند؛ سپس مدل سازی سیستم خورشیدی مورد بحث قرار گرفته است و این مدل سازی در ادامه به شبیه¬سازی¬های قبلی اضافه شده و جای منبع گرمایی سنتی را گرفته است. نهایتاً آنالیز حساسیت و بهینه¬سازی متغیرهای موجود مورد ارزیابی و بحث قرار گرفته است. بازه¬ی مطلوب دمایی بین 800 تا 1200 درجه¬ی سانتیگراد پیشنهاد شده است. در فشار اتمسفری، سرعت cm/s 2/1 به عنوان سرعت مطلوب محاسبه شده است. قطر رآکتور بین بازه¬ی 10 تاcm 35 و طول آن، بین بازه 15 تاcm 75 به عنوان مقادیر مطلوب محاسبه شده¬ اند. استفاده از 4 تا 6 عدد آینه برای رسیدن به مقادیر مطلوب تبدیل متان محاسبه شده است. به عنوان نمونه، استفاده از انرژی خورشیدی برای کراکینگ متان در 24 تیرماه 1390 در شهر بوشهر صورت گرفته که سبب ذخیره¬ی 2833 دلار در روز برای این رآکتور شده است.
- Abstract
- Today, according to the Problems of current fuels, Production of alternative fuel, like hydrogen, is Priority. Cracking of natural gas is one of the important methods in order to hydrogen production. In modified cracking method, solar power is used to supply the heat. In this study, the importance of hydrogen and various production methods has been discussed. Then the process of hydrogen production using solar cracking of methane is referred. After that, three types of useable reactors in this process, by conventional heat source with Comsol software has been simulated. Next, modeling of solar system is discussed and this modeling adds to previous simulations and has replaced to conventional heat source. Finally, sensitivity and optimization analysis of variables are evaluated and discussed. Range of optimal temperature is suggested between 800 to 1200 °C. Optimal velocity is calculated 1.2 cm/s at atmospheric pressure. The reactor diameter and length ranges respectively between 10 to 35 cm and 15 to 75 cm as optimal values, as well as, using 4 to 6 mirrors to achieve optimal quantities of methane conversion is calculated. As an example, on 15 July 2011 at Bushehr, using of solar energy for cracking of methane has been Caused saving of 2833 dollars per day for this reactor.
