مدل سازی و شبیه سازی راکتور کاتالیزوری Methanation در حالت پایدار و دینامیکی و با استفاده از شبکه عصبی

مدل سازی و شبیه سازی راکتور کاتالیزوری Methanation در حالت پایدار و دینامیکی و با استفاده از شبکه عصبی

در این قسمت پروژه با موضوع مدل سازی و شبیه سازی راکتور کاتالیزوری Methanation در حالت پایدار و دینامیکی و با استفاده از شبکه عصبی به صورت فایل فشرده شامل فایل word و Matlab برای دانلود ارائه شده است.

قسمتی از متن پروژه را در زیر نشان داده شده است. معادلات در متن اصلی پروژه نشان داده شده اند.

مقدمه

تغییرات آب و هوایی به عنوان یک نتیجه از فعالیت های انسانی مانند احتراق بیش از حد سوخت های فسیلی ، فرایندهای صنعتی ، جنگل زدایی و گازهای گلخانه ای (GHG) که در جو منتشر می شود تغییر کرده است. انتظار می رود سیاست ها ، مقررات و مقررات بالقوه تأثیر خود را در نحوه تولید ، تحویل و استفاده از انرژی با اقدامات خاص یا از طریق تشویق و یا انگیزه های قیمت گذاری بگذارند. بنابراین ، توسعه و ترویج منابع جایگزین انرژی که می تواند به پایداری انرژی و سیستم محیط زیست منجر شود ضروری است. در واقع ، برق تجدید پذیر از طریق کاهش GHG به پایداری جهانی کمک می کند.

با این حال ، بسیاری از منابع تجدید پذیر انرژی ، مانند انرژی باد و انرژی خورشیدی ، انرژی را به شکلی نوسانی تأمین می کنند. ذخیره انرژی الکتریکی (EES) یک راه حل است. EES به طور بالقوه می تواند تغییرات جریان برق از تولید انرژی تجدیدپذیر را کاهش داده و انرژی تجدیدپذیر را ذخیره کند تا هزینه ادغام انرژی تجدید پذیر با شبکه برق ، افزایش نفوذ در انرژی تجدیدپذیر در بازار و منجر به کاهش GHG شود.

یک رویکرد جدید برای ذخیره سازی فصلی از انرژی تجدیدپذیر مبتنی بر استفاده از برق اضافی تولید شده از یک منبع تجدید پذیر به تبدیل همزمان الکترولیز و یک آلاینده طبیعی (CO2) به گاز سنتز از طریق RSOC در حالت الکترولیز سلول اکسید جامد (SOEC) است. گازهای سنتز تولید شده (H2 + CO) وارد یک راکتور متاناسیون می شوند که در آن به CH4 تبدیل می شوند.

سپس این گاز به شبکه گاز طبیعی تزریق می شود. هنگامی که پیک های پرمصرف ظاهر می شوند ، این متان می تواند برای تولید برق از طریق RSOC در حالت سوخت جامد اکسید (SOFC) استفاده شود. علاوه بر تبدیل SNG به برق در نیروگاه های بزرگ ، SNG همچنین می تواند در واحدهای گرمائی و قدرت ترکیبی غیر متمرکز (CHP) یا به عنوان سوخت حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرد. در مقایسه با هیدروژن ، کار با متان بسیار آسان تر است و نیاز به اصلاحات کمتری در موتورها ، دیگهای بخار ، نیروگاهها و خطوط لوله دارد.

مرحله اصلی تبدیل در این فرآیند متاناسیون است. تولید مصنوعی کاتالیزوری متان از مونوکسید کربن و هیدروژن در سال ۱۹۰۲ توسط Sabatier و Senderens کشف شد. این فرآیند را می توان با واکنش متاناسیون CO توضیح داد:

واکنش دیگری به نام Water Gas Shift (WGS) همزمان با استفاده از کاتالیزور فعال به طور همزمان رخ می دهد:

با این وجود ، استقرار تجاری فن آوری ها برای تولید SNG محدودیت های فنی دارد. تنها یک کارخانه تجاری در سال ۱۹۸۴ در داکوتای شمالی ساخته شده است که ۱٫۵۳ میلیارد نیوتن متر در سال تولید می کند. متاناسیون به عنوان مرحله نهایی تصفیه گاز سنتز در تولید آمونیاک مورد استفاده قرار می گیرد ، اما متاناسیون برای تولید SNG پیچیده تر است زیرا شامل غلظت های بسیار بالاتر CO و CO2 است.

مدل ریاضی

فرض های زیر برای طراحی راکتور به مار گرفته شده است.

•           افت قشار در راکتور ناچیز است.
•           تغییر چگالی درراکتور ناچیز است.
•           در جهت شعاع گرادیان دما و غلظت وجود ندارد.
•           ظرفیت گرمایی کلسیم هیدروکسید و کلسیم کلرید در زنج دمایی کارکرد راکتور ثابت است.
•           گرمای اختلاط ناچیز است.

برای مدل سازی ریاضی معدلات موازنه جرم و انرژی مانند زیر تعریف می شوند: