تأثیر هندسه شیر کنترلی در بهینه سازی زمان مناسب ورود و خروج گاز در موتورهای انبساطی یک طرفه با فرض ایده آل بودن گاز متان

ایستگاه های تقلیل فشار گاز دروازه شهری را به منظور کاهش فشار بالای گاز انتقالی از پالایشگاه به مصرف کننده در ورودی شهرها نصب می کنند. بدین منظور از شیرهای انبساطی برای تقلیل فشار گاز در این ایستگاه ها استفاده می شود که بالطبع موجب به هدر رفتن انرژی پتانسیل هنگفتی می وشد. به منظور بازیابی این انرژی از دست رفته طرح جایگزینی این شیرها توسط موتور انبساطی پیشنهاد می شود که از لحاظ عملکردی دقیقاً برعکس فرآیندهای یک کمپرسور عمل می کند، تنها با این تفاوت که دراین سیستمهها بجای سوپاپ ار دریچه هایی برای ورود و خروج گاز استفاده می شود. از انجا که دبی ورودی و خروجی تاثیر بسزایی در عملکرد این سیستمها دارد، بهینه سازی زمان مناسب باز و بسته شدن این دریچه ها هدف اصلی این تحقیق می باشد. در این تحقیق دو نمونه شیر کنترلی اسپولی و شیر پیستونی برای کنترل دبی ورودی و خروجی مد نظر قرار گرفته است و برای بهینه سازی زمان بندی این شیرها از زالگوریتم ژنتیک استفاده شده است. عدم برگشت جریان در دریچه ها ذر هر دو شیر و برابری فرآیندهای انبساط و تراکم در شیر پیستونی به عنوان قیود مورد نظر جهت به دست آوردن زمان بهینه ورود و خروج گاز در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد که میزان توان تولیدی در صورت استفاده از دو شیر اسپولی و پیستونی تفاوت چندانی با هم ندارد و اتلاف اگزرژی در زمان تخلیه به مراتب بیشتر از منابع دیگر اتلاف اگزرژی می باشد. اتلاف اگزرژی ناشی از اختلاط و انتقال حرارت هم بسیار ناچیز به دست آمد که می توان از آن چشم پوشی گرد.

کلیدواژه ها:

ایستگاه تقلیل فشار گاز ، موتور انبساطی یک طرفه ، بازیابی انرژی ، بهینه سازی تایمینگ ، الگوریتم ژنتیک