Loading...

Operability Analysis of Two Conventional Integrated SOFC Plants with Direct Thermal Coupling Scheme

Eskandari Haghighi, Mohammad Sadegh | 2014

1899 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 46727 (06)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Chemical and Petroleum Engineering
  6. Advisor(s): Pishvaie, Mahmoud Reza
  7. Abstract:
  8. Integrated SOFC plants, because of the high efficiency and optimum energy consumption, are important processes that have many applications. According to the importance of these plants, their optimum operability and favorable operations are also very important. One of the ways to optimize the process performance is the suitable selection of the control structures. The objective of this project is to analyze the operability or inherent controllability of integrated SOFC plants in the absence of any controller. In this work, the controllability of the process have been investigated with using the output controllability index and the other indexes such as relative gain array, singular value and condition number numerically and graphically and the best control structure of the plants have been chosen. The desired integrated plants are two convenient plants that operate at 3.3 bar and consisted of components such as heat exchanger, combustion chamber, compressor and turbine. The plants have been simulated by MATLAB software in dynamic mode and output controllability index have been calculated by MATLAB software and Multi-Parametric Toolbox. After analyzing of different control structures and comparison of the controllability indexes it was concluded that the best control structures of two desired plants are in such a way that the fuel utilization factor should be controlled by current density, cell output temperature by auxiliary fuel, turbine inlet temperature by air flow and the total power of the system by fuel flow
  9. Keywords:
  10. Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) ; Dynamic Simulation ; Control Structure ; Hybrid System ; Operability Index ; Integrated System ; Output Controllbility

 Digital Object List

 Bookmark

  • فصل ۱ مقدمه
    • 1-1 شرح کنترلپذیری فرآیند
    • 1-2 پیل سوختی
    • 1-3 فناوری پیل سوختی
    • 1-4 سوخت پیل سوختی
    • 1-5 شناخت پیل سوختی اکسید جامد
    • 1-6 اساس کار پیل سوختی اکسید جامد
    • 1-7 مزایا و معایب پیل سوختی اکسید جامد
      • 1-7-1 مزایا
      • 1-7-2 معایب
    • 1-8 دسته‌بندی پیل‌های سوختی اکسید جامد
  • فصل2 مروری بر کارهای انجام‌شده
    • 2-1 تاریخچه مدل‌سازی پیل سوختی اکسید جامد:
    • 2-2 تاریخچه مدل‌سازی سیستم هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد
    • 2-3 تاریخچه بررسی کارکردپذیری سیستم
  • فصل3 مدل‌سازی سیستم هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد
    • 3-1 سیستم هیبریدی پیل سوختی
      • 3-1-1 سیستم گرم کردن مستقیم
      • 3-1-2 سیستم گرم کردن غیرمستقیم
    • 3-2 سیکل توربین گازی سیستمهای هیبریدی
      • 3-2-1 کمپرسور
      • 3-2-2 توربین
      • 3-2-3 ریفرمینگ سوخت
      • 3-2-4 محفظه احتراق
      • 3-2-5 مبدل حرارتی
    • 3-3 مدلسازی پیلسوختی اکسید جامد
      • 3-3-1 معادلات مدل پیل سوختی اکسید جامد
      • 3-3-2 فرضیات مدلسازی پیل سوختی اکسید جامد
      • 3-3-3 اختلاف پتانسیل الکتریکی پیل سوختی اکسید جامد
    • 3-4 مدلسازی کمپرسور
    • 3-5 مدلسازی توربین
    • 3-6 مدل بهبودیافته کمپرسور و توربین
      • 3-6-1 منحنی مشخصه کمپرسور
      • 3-6-2 محدوده پایدار در کمپرسور
      • 3-6-3 نمودار مشخصه توربین
    • 3-7 مدلسازی شافت
    • 3-8 مدلسازی محفظهی احتراق
    • 3-9 مبدل گرمایی
    • 3-10- فرضیات کلی و شرایط عملیاتی سیستم
  • فصل4 مروری بر روش‌های کنترل‌پذیری
    • 4-1 کنترلپذیری دینامیکی و کارکردپذیری
    • 4-2 شاخص‌های کنترل‌پذیری در حالت مدار باز
      • 4-2-1 عدد تکین
      • 4-4-2 عدد حالت
      • 4-2-3 آرایه بهره نسبی
      • 4-2-4 معیار کنترل‌پذیری خروجی
    • 4-3 مفاهیم معیار کنترل‌پذیری خروجی
      • 4-3-1 فضای ورودی قابل‌دسترس (AIS)
      • 4-3-2 فضای خروجی مطلوب (DOS)
      • 4-3-3 فضای خروجی قابل‌دسترس (AOS)
      • 4-3-4 مثال سیستم خطی 2×2 شاخص کنترلپذیری خروجی
      • 4-3-5 مثال غیرخطی واکنش درون راکتور شاخص کنترلپذیری خروجی
  • فصل5 نتایج بررسی شاخصهای کنترلپذیری مدل
    • 5-1 مقدمه
    • 5-2 بررسی ساختارهای مختلف کنترلی
      • 5-2-1 ساختارهای کنترلی قسمت اول بر اساس نوع ورودی
        • 5-2-1-1 ورودیهای (i_cell, G_air)
        • 5-2-1-2 ورودیهای (i_cell, G_Axu.Fuel):
        • 5-2-1-3 ورودیهای (G_Fuel, G_Axu.Fuel):
        • 5-2-1-4 ورودیهای (G_Fuel, G_Air)
        • 5-2-1-5 ورودیهای (G_Fuel, i_cell)
        • 5-2-1-6 ورودیهای (G_A.Fuel, G_air)
      • 5-2-2 ساختارهای کنترلی قسمت دوم بر اساس نوع ورودی
        • 5-2-2-1 ورودیهای (i_cell, G_air)
        • 5-2-2-2 ورودیهای (i_cell, G_Axu.Fuel)
        • 5-2-2-3 ورودیهای (G_Fuel, G_A.Fuel)
        • 5-2-2-4 ورودیهای (G_Fuel, G_Air)
        • 5-2-2-5 ورودیهای (G_Fuel, i_cell)
        • 5-2-2-6 ورودیهای (G_Axu.Fuel, G_Air) :
  • فصل6 بحث و نتیجهگیری
    • 6-1 مقدمه
    • 6-2 بررسی نتایج ساختارهای کنترلی قسمت اول
      • 6-2-1 ورودی (i_cell, G_air)
      • 6-2-2 ورودی (i_cell,G_A.Fuel)
      • 6-2-3 ورودی (G_Fuel, G_A.Fuel)
      • 6-2-4 ورودی (G_Fuel, G_Air)
      • 6-2-5 ورودی (G_Fuel, i_cell)
      • 6-2-6 ورودی (G_A.Fuel, G_air)
    • 6-3 بررسی نتایج ساختارهای کنترلی قسمت دوم
      • 6-3-1 ورودی (i_cell, G_air)
      • 6-3-2 ورودی (i_cell, G_Axu.Fuel)
      • 6-3-3 ورودی (G_Fuel, G_A.Fuel)
      • 6-3-4 ورودی (G_Fuel, G_Air)
      • 6-3-5 ورودی (G_Fuel, i_cell)
      • 6-3-6 ورودی (G_Axu.Fuel, G_Air)
    • 6-4 بحث و نتیجه‌گیری
    • 6-5 پیشنهادات
  • منابع و مآخذ
...see more