به دلیل نوسانات جریان در این سال مقادیر برداشت از رودخانه در ماه­های مختلف، با تغییراتی روبرو شده است. از طرفی سیستم سعی کرده در ماه­های کم­آبی از آبخوان بهره بگیرد و از آنجایی که برداشت مقداری آب از آبخوان در یک ماه، روی افت آن سلول و سلول­های دیگر تأثیر می­ گذارد، سلول­های کشاورزی به دلیل وزن پایین­شان کمترین مقادیر برداشت از آب زیرزمینی را دارند، از طرفی برداشت هر میزان آب از آبخوان برای سلول صنعت نمی­تواند، مطلوبیتش را ۱ کند، بنابراین سیستم ترجیح می­دهد مطلوبیت آبخوان را با ماندن در مقدار افت ۲۰ متر به ۱ برساند. در ماهی که برداشت سلول شرب (با بیشترین وزن) افت آبخوان را به ۲۰ متر رسانده، سیستم سعی کرده است با توجه اوزان مصارف، مقدار برداشت دیگر سلول­ها از آبخوان را چنان تنظیم کند که اثر پمپاژ از آن­ها روی سلولی که افت ماکزیمم خود را انجام داده است باعث افت مازاد نشود حتی اگر افت خود آن سلول به ۲۰ متر نرسیده باشد. همچنین برداشت از آبخوان در یک ماه­ به­خصوص در افت در ماه­های بعدی تأثیر می­ گذارد به همین دلیل در ماه­هایی از سال آب کمتری از آبخوان برداشت شده تا در ماه­های بعدی که آب رودخانه کم بوده، کمبود آب تا حدودی جبران شود.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

آب سطحی در تمام ماه­ها در اختیار مصرف شرب بالادست قرار داده شده و به همان نسبت آب برگشتی بیشتری در اختیار مصرف شرب پایین­دست قرار می­گیرد همچنین مقداری از آب بالادست به پایین­دست رها شده تا مطلوبیت آن نیز تا حدودی تأمین شود. (اوزان این دو مصرف یکی می­باشد). مصرف صنعت بالادست بجز ماه ۱ و ۱۰ تقریباً در دیگر ماه­ها از آب سطحی بهره­مند شده است. و مصرف صنعت پایین­دست در همه ماه­ها از آب سطحی استفاده کرده است. مصارف کشاورزی ابهر و خرمدره در ماه­های زمستان که رودخانه نسبتاً پرآب است، نیاز بسیار پایینی دارند و برعکس در ماه­های تابستان که بیشترین نیاز را دارند رودخانه کم­آب می­باشد به همین دلیل مقدار کمبود در ماه­های تابستان برای این دو مصرف بسیار بالاست. در فصل بهار مقدار نیاز و عرضه تقریباً متناسب می­باشد.
نتایج سال آبی ۶۷-۱۳۶۶
همان­طور که قبلاً نیز گفته شد، به منظور بررسی عملکرد مدل در سال­های تر و خشک به ترتیب از داده ­های دو سال آبی ۶۷-۱۳۶۶ و ۷۸-۱۳۷۷ استفاده شده است. که در این قسمت نتایج تخصیص آب به نیازهای شرب، صنعت و کشاورزی در سال ۶۷-۱۳۶۶ مشاهده می­ شود.
نتایج شرب
جدول ۵-۱۱ مقادیر تخصیص از رودخانه و آبخوان و مقادیر نیاز و کمبودهای ­آبی موجود را در مورد مصرف شرب نشان می­دهد. همچنین شکل­های ۵-۱۵ و ۵-۱۶ این مقادیر را به ترتیب برای مصرف شرب بالادست و مصرف شرب پایین­دست نمایش می­ دهند.
جدول ‏۵‑۱۱: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف شرب سال آبی ۶۷-۱۳۶۶ (mcm)

کمبود ماهانه

برداشت از آبخوان

برداشت از رودخانه

نیاز

ماه

پایین­دست

بالادست

پایین­دست

بالادست

پایین­دست

بالادست

پایین­دست

بالادست

۰.۶۳
۰.۰۹
۰.۳۹
۰.۵۹
۰.۵۲
۰.۸۶
۱.۵۴
۱.۵۴

مهر

۰.۲۰
۰.۰۰
۰.۰۰
۰.۰۰
۱.۲۸
۱.۴۸
۱.۴۸
۱.۴۸

آبان

۰.۳۷
۰.۰۰
۰.۳۳
۰.۵۵
۰.۷۵
۰.۸۹
۱.۴۴
۱.۴۴

آذر

۴-۴-۱- تحلیل مدل توماس

از مدل توماس جهت تشخیص ثابت سرعت مدل توماس (k_th) و مقدار آلاینده جذب شده به ازای واحد وزن (جرم جاذب) () و(q_e) استفاده شده است.همان طور که در جدول (۴-۲) نشان داده شداست مقدار به دست آمده از مدل توماس با q_e (آزمایشگاهی) برای ستون ۴ سانتیمتر مطابقت کامل داشت و برای ستون ۶ سانتیمتر ۳% و برای ستون ۸ سانتیمتر ۵۰% اختلاف داشت. و مقدار ثابت سرعت مدل توماس (k_th) به ازای افزایش ارتفاع بستر افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش ارتفاع ستون کارایی ستون نیز افزایش یافته است. جدول (۴-۲)

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۴-۴-۲- تحلیل مدل آدامز- بوهارت

این مدل تمرکز بر تخمین پارامترهای مشخصی مثل U (سرعت خطی طولی) و نیز ثابت سنتیکی آدامز- بوهارت (k_th) دارد. در کل مقادیر مربوط به U , k_thمحاسبه شدند . مقادیر سرعت خطی طولی و مقادیر k_AB با افزایش ارتفاع بستر تفاوت چشمگیری نداشته است.جدول (۴-۲)

۴-۴-۳- تحلیل مدل یون نلسون

با بهره گرفتن از این مدل پارامترهای k_yn و τرا می توان بدست آورد مقادیر k_yn و τ در جدول (۴-۲) لیست شده اند. همانطور که در جدول مشخص است با افزایش ارتفاع بستر ، ثابت سرعت (k_yn) افزایش یافته است و در جدول همانطور که مشاهده می شود ، برای بستر ۴ سانتی متری مقدار T آزمایشگاهی و مقدار τ تئوری به میزان ۱% ، برای بستر ۶ سانتی متری به میزان ۷% و برای بستر ۸ سانتی متری به میزان ۳۰% اختلاف دارند.

۴-۴-۴- تحلیل مدل BDST

مقادیر سرعت خطی طولی و ثابت سرعت (k_a) از طریق مدل BDST حاصل می شود. همانطور که از جدول (۴-۲) مشخصات مقادیر سرعت خطی طولی و ثابت سرعت (k_a) با افزایش ارتفاع بستر افزایش یافتند.

۴-۵- نتایج سیستم استنتاج فازی- عصبی

این بررسی با مقادیر متفاوتی از جاذب برای حذف آمونیاک (۴/۱۱، ۳۵/۱۷ و ۱۲/۲۳ گرم) در زمان های متفاوت (۳۰، ۶۰، ۹۰، ۱۲۰، ۱۵۰، ۱۸۰، ۲۱۰ و ۲۴۰ دقیقه) در ۸ غلظت مختلف از آمونیاک جذب شده برای ستون۴ سانتی متری(۹/۴۱، ۶/۴۷، ۵/۵۵، ۴/۵۷، ۲/۵۹، ۴/۶۳، ۲/۶۵ و ۱/۶۶ میلی گرم بر لیتر) و در غلظت های (۲/۴۲، ۴/۴۸، ۵/۵۳، ۲/۵۸، ۵/۶۱ و ۶/۶۴، ۷/۶۷ و ۵/۶۸ میلی گرم بر لیتر) برای ستون۶ سانتی متری و همچنین برای ستون ۸ سانتی متری مقدار غلظت های (۴/۴۳ ، ۵/۵۱، ۴/۵۷ ، ۶/۶۰، ۴/۶۲، ۶/۶۶، ۷/۶۹ ، ۳/۷۱ میلی گرم بر لیتر) می باشد. داده های بدست آمده نیز از بررسی این پارامترها به دو گروه تقسیم شد. گروه اول شامل ۷۰% داده‌‌ها برای دسته آموزش و در گروه دوم که شامل ۳۰% داده‌‌هاست برای دسته تست در نظر گرفته شد. برای رسیدن به مدل مطلوب، چند تابع عضویت روش انفیس مورد ارزیابی قرار گرفت و در هر مرحله MSE ، R² محاسبه شد.
جدول (۴-۳): مرحله‌ی اول Anfis

GenerateFis

Train Fis

Grid partition

Number of MFs

MF Type

MF Type

Optim. method

Epochs

۳۳

trimf

linear

hybrid

۳۳

test
نمودار (۴-۱۷). همبستگی بین داده‌‌های تجربی و مقادیر پیش‌بینی شده برای دسته تست

Mse=
۴٫۹۶E-04

توربین­های گاز از جمله ابداعات ارزشمندی است که طی یک قرن گذشته خدمات زیادی به بشر نموده است بطوریکه تصور دنیایی که در آن از توربین­گاز استفاده نشود غیر ممکن است. توربین­های گاز انواع خیلی متفاوتی دارند و به همین شکل نیز کاربردهای آنها مختلف است. امروزه همه هواپیماهای مدرن از موتور جت استفاده می­ کنند که قلب اصلی آن یک توربین­گاز است. استفاده از توربین گاز برای تامین نیروی محرکه کشتی­های چند صد هزار تنی اقیانوس­پیما بصورت امری عادی در آمده است. بخش عمده­ای از نیروی برق مصرفی کشورها توسط توربین­های گاز تامین می­ شود. اینگونه توربین­ها ظرف ۱۰ تا ۱۵ دقیقه سرویس می­شوند و برای تامین نیروی برق در ساعات حداکثر مصرف از این توربین­ها استفاده می­ شود. در بسیاری از موارد از این توربین­ها برای تامین برق پایه هم استفاده می­ شود. این نیروی رانش توربین­گاز است که قادر است هواپیماهای مسافربری و باری و نیز هواپیماهای جنگنده بمب افکن را چون برق و صاعقه از زمین بلند کرده و به پرواز در آورد و به چنان سرعت های مهیبی برساند که دیوار صوتی را هم بشکند.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۲-۳ کاربرد توربین­های گازی
توربین­های گاز با همه محاسنی که دارند دارای یک عیب عمده می­باشند و آن راندمان پائین این توربین­ها در مقایسه با سایر موتورهای درونسوز و حتی توربین­های بخار است. متوسط راندمان این توربین­ها حدود ۳۵ % است، اما در سال­های اخیر با پیشرفت­هایی که در زمینه متالورژی صورت گرفته و نیز استفاده از روش هوشمندانه سیکل ترکیبی و غیره راندمان توربین­های گاز حتی به ۶۰ % هم افزایش پیدا کرده است و این روند همچنان ادامه دارد. توربین های گازی بخاطر اینکه مانند موتورهای درونسوز دارای سیلندر و پیستون نیستند و مکانیزم عمل آنها متفاوت است، کمتر دچار خرابی می­شوند و عمر طولانی­تری دارند. علت نامگذاری این توربین­ها بخاطر این است که سیال مورد استفاده در این توربین­ها گاز است. ولی سوخت آن ها هم می ­تواند گاز باشد و هم سوخت مایع و یا حتی سوخت جامدی که بصورت گاز در آمده است. توربین گاز قطعات حساسی دارد که از جمله آنها تیغه های توربین است که فن­آوری پیچیده­ای دارد و نیز سیستم­های کنترل آن بسیار پیچیده است. بنابراین ساخت توربین­گاز نیاز به فن آوری بالایی دارد و کار هر کشوری نیست.
در توربین گاز مورد استفاده در هواپیما از نیروی خروجی توربین برای چرخاندن کمپرسور استفاده می شود (که این کمپرسور می ­تواند یک فن یا محور چرخنده باشد). سپس این هوای گرم خروجی از توربین از طریق یک شیپوره (نازل) به درون اتمسفر تخلیه می­ شود و همین خروج گازهای داغ است که نیروی رانش لازم برای حرکت هواپیما را فراهم می کند (شکل (۲-۱))
شکل (۲-۱) نمای شماتیک از یک موتور هواپیمای جت
شکل (۲- ۲) یک توربین گازی مدرن ثابت، که برای تولید برق و تولید نیروی مکانیکی مورد استفاده قرار می­گیرند را نشان می­دهد. این مدل حرکت را بطور مستقیم از یک توربین کم فشار و یک کمپرسور کم فشار بدست می آورد. برخی مدل­های دیگر ممکن است که دارای یک توربین قدرت نیز باشند. در شکل (۲-۳) نمایی از یک توربین در حال تعمیرات در کارخانه دیده می­ شود.
شکل (۲-۲) توربین های گاز مدرن ثابت، برای تولید برق و تولید نیروی مکانیکی
شکل (۲-۳) توربین های گاز مدرن ثابت، برای تولید برق و تولید نیروی مکانیکی
۲-۴ تقسیم ­بندی توربین­های گازی از نظر توان تولیدی
دسته اول توربین­های با ظرفیت بالا می­باشند که توان تولیدی آنها در محدوده MW 123-158 و بالاتر قرار دارد. این نوع از توربین­ها عمدتاً در صنایع نیروگاهی و نفت برای تولید برق، و به عنوان محرک سایر وسایل بکار می­روند. دسته دوم توربین­های با ظرفیت متوسط می­باشند که توان تولیدی آنها در محدوده MW 38-60 قرار دارد. دسته سوم نیز عبارتند از توربین­های گازی که عمدتاً در صنایع هوایی کاربرد دارند. توان تولیدی آن ها در محدوده MW 21-41 قرار دارد. دسته چهارم و آخر نیز عبارتند از توربین­های گازی کوچک که توان تولیدی آنها در محدوده MW4-6 قرار دارد[۶[.
۲-۵ مشخصات کلی نیروگاه­های توربین گازی
نیروگاه­های توربین گازی در مقایسه با نیروگاه­های بخار دارای هزینه احداث کمی می­باشند، بنابراین به دلیل الزام به مصرف سوخت­های با کیفیت، هزینه ویژه سوخت مصرفی آنها بالاتر از نیروگاه­های بخار است. برای تولید انرژی حرارتی در نیروگاه­های توربین گازی معمولاً از سوخت­های گازوییل و گاز طبیعی استفاده می­گردد. این نیروگاه­ها با توجه به ویژگی های فنی و اقتصادی خود برای پوشش بار پیک و نیز زمان­هایی که نیاز فوری به توان نیروگاهی می­باشد، مناسب می­باشند. در زیر برخی از ویژگی­های این نیروگاه­ها آمده است:
– ساختار ساده و زمان ساخت کوتاه،
– هزینه سرمایه گذاری کمتر نسبت به نیروگاه های بخار برای هر واحد توان،
– ابعاد نسبتاً کوچکتر نسبت به نیروگاه­های بخار و در نتیجه نیاز به مکان کمتر برای احداث،
– سرعت سریع راه اندازی،
– بهره برداری آسان و حتی امکان کنترل از راه دور،
– عدم نیاز به آب خنک­کننده (به استثناء برخی از انواع نیروگاه ها)،
– قابلیت اطمینان بالا ،
– سرعت زیاد در تغییر توان،
– سازگاری بیشتر با محیط زیست،
– هزینه بالای سوخت مصرفی،
توربین­های گازی به تنهایی دارای مزایایی هستند که استفاده از آنها را در صنایع مختلف توجیه پذیر کرده است. چند نمونه دیگر از این مزایا عبارتند از[۵[:
– هزینه اولیه تمام شده پایین­تر در مقایسه با سایر انواع دستگاه های تولید قدرت،
– امکان نصب و راه اندازی سریع­تر در مقایسه با سایر روش­ها،
– امکان شروع به کار و رسیدن به بار نامی سریع­تر،
– نسبت فضا به توان تولیدی کمتر،
– بهره ­برداری ساده­تر و با بهره گرفتن از نفرات کمتر،
اما در مقابل این مزایا، توربین­های گازی دارای معایب قابل توجهی نیز می­باشند. از آن جمله عبارتند از:
– استهلاک و خوردگی بالا در مقایسه با سایر روش­های تولید قدرت،
– راندمان عملکرد پایین به دلیل خروج گازهای داغ حاصل از احتراق، بعد از عبور از توربین،
– هزینه تعمیرات و نگهداری بالاتر،
با توجه به ویژگی­های منحصر به فرد توربین­های گازی، عوامل فوق مانع از کاربرد وسیع آنها در صنایع مختلف نگردیده است. به دلیل کاربرد وسیع این توربین­ها در صنایع مختلف، استفاده از روش­هایی که این نقاط ضعف را کاهش دهد، توجیه پیدا کرده است. همانطور که بیان شد از جمله مهمترین نقاط ضعف این نوع از توربین­های قدرت، راندمان کاری پایین آنها و همچنین اتلاف انرژی زیاد در این نوع توربین­ها، به دلیل خروج گازهای حاصل از احتراق با دمای بسیار بالا، می­باشد. لذا برای جبران این نقاط ضعف، روش­های مختلفی را بکار گرفته­اند.
۲-۶ سیکل توربین گاز (سیکل برایتون)
مبنای عملکرد سیکل های توربین گازی بر سیکل برایتون استوار است. شماتیک این سیکل در شکل (۲-۴) نشان داده شده است. هوا توسط کمپرسور متراکم شده و همراه با سوخت به داخل محفظه احتراق می­رود. سپس بعد از محترق شدن از توربین عبور می­ کند. بعد از برخوردگازهای داغ با پره­های توربین گاز و افت فشار و دما به محیط تخلیه می­ شود.
شکل (۲-۴) سیکل ساده شده توربین گاز (سیکل برایتون)
نیروگاه­های توربین گازی از سه بخش اصلی به نام های کمپرسور، محفظه احتراق و توربین تشکیل شده اند. کمپرسور و توربین دارای چرخ استوانه ای شکل می­باشند که در محیط آنها در چند ردیف پره­های مورب کار گذاشته­اند. مابین این پره­ها، پره­های ساکنی که به جدار خارجی آنها نصب گردیده­اند، قرار دارند. در پره­های متحرک کمپرسور، مرتباً به ذرات هوای ورودی به آن سرعت داده می­ شود و در پره­های ساکن آن، سرعت ایجاد شده تبدیل به فشار می­ شود. در صورت وجود تعداد کافی ردیف پره­های ساکن و متحرک، فشار سیال خروجی از کمپرسور را می­توان تا چند برابر فشار ورودی افزایش داد. کمپرسور توسط محوری به توربین متصل می­باشد و در هنگام بهره ­برداری از نیروگاه، توان مصرفی آن توسط توربین تأمین می­گردد. در هنگام راه ­اندازی نیروگاه، تجهیزات جداگانه ای برای راه اندازی کمپرسور نیاز می­باشد. جهت این امر معمولاً از ماشین های سنکرون به عنوان موتور که از شبکه و با وساطت مبدل­هایی (فرکانس­های متغیر) تغذیه می­شوند، استفاده می­گردد. هوای فشرده پس از خروج از کمپرسور وارد محفظه احتراق می­ شود و در آنجا با سوخت ترکیب می­ شود. در نتیجه سوختن با سوخت، درجه حرارت آن بالا رفته و پس از آن به سمت توربین هدایت می­ شود. گاز سوخته داغ و متراکم با عبور از میان پره­های ساکن توربین، کسب سرعت می­نماید و با برخورد به اولین پره­های متحرک، آنها را به گردش در می­آورند. در نتیجه چرخش پره­های توربین از انرژی جنبشی گازهای خروجی کاسته می­ شود. در ردیف پره­های بعد نیز مجدداً فشار تبدیل به سرعت و سرعت تبدیل به انرژی مکانیکی می­گردد و به چرخ منتقل می­گردد تا اینکه فشار سیال عامل به فشار جو رسیده و با انبساط کامل به خارج منتقل می­گردد. روتور ژنراتور با محور توربین متصل می باشد، لذا با چرخش محور توربین، در ژنراتور تولید برق می­گردد. اساس کار توربین گازی بسیار شبیه توربین بخار است، تنها دو تفاوت عمده بین آنها وجود دارد که عبارتند از:
– دمای گاز ورودی (سیال عامل) به توربین گازی در حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد می­باشد، که بسیار بیشتر از دمای بخار گرم ورودی به توربین بخاری است. بنابراین می­توان اینگونه نتیجه گرفت که پره­های توربین گازی باید نسبت به پره­های توربین بخاری دارای حد تحمل بیشتری در دماهای بالا باشند.
– در گازهای احتراق ورودی به توربین گازی، عناصر زایدی از قبیل گوگرد، فسفر، سدیم، وانادیم و … وجود دارد که باعث خوردگی شیمیایی و مکانیکی سطح پره های توربین گازی می­ شود. این عناصر در سوخت تزریق شده به محفظه احتراق موجود می­باشند. بنابراین حد تحمل پره­های توربین گازی در مقابل خوردگی باید بسیار بیشتر از پره­های توربین بخاری باشد [۵[.
۲-۷ انواع نیروگاه­های توربین گازی
نیروگاه­های توربین گاز به دو دسته مدار باز و بسته تقسیم ­بندی می­شوند.
– نیروگاه­های توربین گازی مدار باز (مدار باز ساده، مدار باز با بازیافت حرارتی، مدار باز با مدار متوالی و مدار باز با هوای ذخیره)
– نیروگاه­های توربین گازی مدار بسته (شامل مراحل ۱- تراکم سیال عامل در کمپرسور ۲ -اعمال حرارت در راکتور۳- انبساط در توربین ۴ – خنک کردن سیال عامل در مبدل حرارتی و انتقال آن به کمپرسور)[۵[
۲-۸ بررسی افزایش قدرت سیکل توربین گازی به روش های گوناگون
اگر چه سیکل ساده توربین­گازی برای برخی اهداف نسبتاً اقتصادی است، اما می­توان با چند روش مهم، راندمان و توان خالص خروجی آن را بهبود داد. مهم ترین این اصلاحات عبارتند از:
بازیابی، خنک کاری هوای خروجی از کمپرسور، گرمایش مجدد در توربین، تزریق آب یا بخار.
این روش­ها تنها خود سیکل توربین گازی را در نظر گرفته است. در صورتیکه می­توان این سیکل را با سیکل توربین بخار (سیکل رانکین) ترکیب کرد. این راهکار به بهبود میزان توان تولیدی خالص، افزایش راندمان، کاهش آلودگی و سود آوری می­­انجامد. به ترکیب این دو سیکل واحد همزایی (سیکل ترکیبی) گویند.
۲-۸-۱ بازیابی
یکی از راه­های اشاره شده بر پایه مفهوم بازیافت است. بازیابی یک تبادل حرارت داخلی در سیکل است. در سیکل توربین­گاز، گازهای داغی که از توربین خارج شده ­اند گرمای زیادی دارند. این دما، بالاتر از دمای هوای خروجی از کمپرسور می­باشد. بنابراین بازیاب (یک مبدل حرارتی صفحه­ای) مورد استفاده قرار می­گیرد تا هوای متراکم شده را بوسیله گازهای خروجی از توربین پیش­گرم کند. در شکل (۲-۵) نمونه ­ای از یک سیکل توربین گاز با بازیاب نشان داده شده است.
شکل (۲-۵) شماتیک سیکل توربین گازی مجهز به سیستم بازیاب
نتیجه این عمل کاهش مقدار سوختی است که به محفظه احتراق تزریق می­ شود. تبادل حرارتی میان دو جریان در داخل بازیاب صورت می­گیرد. در شرایط ایده­آل افت فشار در بازیاب در نظر گرفته نمی­ شود. همچنین در این شرایط، که راندمان بازیاب ۱۰۰ درصد است، کل حرارتی که گازهای خروجی از توربین دارند توسط گاز متراکم شده توسط کمپرسور جذب می­ شود. اما در واقعیت، بازده بازیاب هرگز ۱۰۰ درصد نمی­ شود. به علت اینکه وقتی اختلاف دما بین دو جریان به صفر می رسد، سطح حرارتی برابر با بینهایت مورد نیاز است. در نتیجه دمای گاز متراکم شده، کمتر از دمای گازهای خروجی از توربین خواهد شد.
۲-۸-۲ خنک کاری هوای خروجی از کمپرسور
کاهش کار ورودی به کمپرسور، یکی از روش­های بالا بردن کارایی کلی توربین گازی می­باشد. این به علت افزایش کار خالص سیکل می­باشد. این هدف می ­تواند با خنک کاری کمپرسور انجام شود. اما این که کمپرسور یک وسیله انتقال حرارتی باشد، عملی نیست. پس برای دست یافتن به مزایای خنک کاری، چیدمان دیگری را بکار می­گیرند که به نام متراکم کردن با خنک کاری میانی معروف است. این فرایند هنگامی که کمپرسور برای افزایش فشار بالایی بکار گرفته شده است، مناسبتر می­باشد. بنابراین متراکم سازی همراه با خنک­کاری میانی، در فرایند افزایش فشار چند مرحله ای انجام می­پذیرد. در این فرایند سیال ابتدا تا فشار میانی متراکم می­ شود. سپس از یک کولر (خنک کننده) عبور می­ کند تا در فشار تقریباً ثابت به دمای پایین برسد. در بعضی موارد این دمای پایین همان دمای اولیه ورودی به کمپرسور می­باشد. سپس سیال از مراحل بعدی کمپرسور عبور می­ کند تا به فشار بالاتر دست یابد. در این فرایند می­توان از مراحل بعدی خنک­کاری و متراکم­سازی نیز بهره برد تا جاییکه فشار نهایی بدست آید. نتایج نشان می­دهد که در این حالت، برای یک نسبت فشار معین، کار خالص کمتری لازم است. خنک­کننده های میانی که مورد استفاده قرار می­گیرند، معمولاً مبدل­های استفاده شده آب خنک هستند اما مبدل­های هوا خنک نیز می­توانند در این سیکل مورد استفاده قرار گیرند (شکل (۲-۶)).

شکل (۲-۶) شماتیک سیکل توربین گازی مجهز به سیستم خنک کاری میانی
۲-۸-۳ گرمایش مجدد در توربین
روش دیگر برای افزایش راندمان کلی، بالا نگه داشتن دمای توربین تا حد ممکن است. این کار با ادامه حرارت دادن به گازها، هنگامی که گازها بعد از توربین منبسط می­شوند، می ­تواند انجام شود. حرارت دادن پیوسته عملی نیست و بازگرمایش در طی مراحلی انجام می­ شود. استفاده از گرمایش مجدد، بدون اینکه کار کمپرسور را افزایش دهد یا دمای بیشینه سیکل را بالا ببرد، کار خروجی توربین را افزایش می­دهد. در شکل (۲-۷) نمایی از یک روش گرمایش مجدد در توربین دیده می­ شود. گرمایش مجدد در صورتیکه مقدار تبادل حرارتی در بازیاب بتواند افزایش زیادی یابد، هنگامیکه در کنار بازیابی استفاده می­ شود کاملاً موثر می­باشد.

ج) سازه های مهندسی عمران
د) سازه های هواپیما
ز) مکانیک خاک
4-7- فرآيند تحليل عناصر محدود
اساس يك روش حل عناصر محدود يك مساله فيزيكي مهندسي، ايجاد و حل يك مجموعه معادلات جبري حاكم است. ايده آل سازي مساله فيزيكي به يك مدل رياضي، در نظر گرفتن فرض هاي معيني ايجاب می‌شود كه منجر به معادلات ديفرانسيل حاكم بر يك مدل رياضي مي‌شود. تحليل عناصر محدود اين مدل رياضي را حل مي‌كند.
روش عناصر محدود يك روش عددي بوده و بايد دقت حل آن مورد ارزيابي قرار گيرد. اگر معيارهاي دقت ارضا نشوند، بايد در اين صورت روش عددي عناصر محدود با پارامترهاي حل جدید بايد تكرار شود، تا اينكه دقت كافي حاصل گردد. روشن است كه روش عناصر محدود تنها مدل رياضي را به دقت، حل خواهد كرد و تمامي فرضيات در پيش بيني پاسخ انعكاس خواهد يافت. بنابراين انتخاب مدل رياضي نقش بنيادي و كليدي در يك روش عناصر محدود ايفا مي‌كند. يك نكته مهم اين است كه نمي توان پاسخ يك مساله فيزيكي را به طور دقیق پيش بيني نمود ولي مي‌توان يك مدل رياضي كاملا جامع^[83] را تعريف كرد و سپس پاسخ مدل رياضي انتخابي را با آن مقايسه كرد.
4-8- ملاحظات همگرايي در تحليل عناصر محدود
براي مطالعه همگرايي جواب تحليل عناصر محدود، هنگامي که تعداد عناصر افزايش پيدا مي کند، قبول اين نکته حائز ارزش است که در واقع نمايش عناصر محدود مساله واقعي فيزيکي، به طور ضمني مدل رياضي را در بر دارد. به عبارت ديگر، جواب مناسب تحليل عناصر محدود (به ميزاني که تعداد عناصر افزايش پيدا مي کند) بايد به جواب تحليلي (کامل) معادلات ديفرانسيلي که بر پاسخ مدل رياضي حاکم است، همگرا شود.
رفتار همگرايي، تمامي مشخصات يک تحليل عناصر محدود را به نمايش مي گذارد، زيرا معادلات ديفرانسيل حرکت مدل رياضي، به طريقه اي دقيق و فشرده تمامي شرايط اساسي را که متغيرهاي حل بايد تامين نمايند، بيان مي کنند.
اگر معادلات ديفرانسيل حرکت، مانند حالت تحليل يک پوسته پيچيده، نامشخص باشند و يا پيدا کردن جواب هاي تحليلي امکان پذير نباشد، همگرايي جواب هاي تحليل عناصر محدود را مي توان تنها بر مبناي اين واقعيت ارزيابي نمود که تمام شرايط اساسي سينماتيک، ايستايي و شرايط مشخصه که در مدل رياضي نهفته هستند، بايد نهايتا در همگرايي را تامين نمایند.
4-9- خطاهاي تحليل عناصر محدود
در تحليل ارتجاعي خطي، يک جواب کامل منحصر به فرد براي مدل رياضي وجود دارد. به عبارت ديگر جوابي داريم که در معادلات رياضي حاکم صدق مي کند. حال اگر جواب تقريبي تحليل عناصر محدود را با پاسخ کامل رياضي در نظر بگيريم، در اين صورت شناخت منابع خطا که در نتايج تحليل عناصر محدود اثر مي گذارند، ضروري است. گسسته سازي خطاهاي گسسته سازي ناشي از درون يابي متغيرهاي حل مي باشند. خطاهاي حل در مدل نمودن روابط مشخصه به علت خطي سازي و انتگرال گيري روابط مشخصه مي باشد. خطاهاي حل در محاسبه پاسخ ديناميکي در هنگام انتگرال گيري عددي معادلات حرکت ظاهر مي شوند يا به علت استفاده تنها از تعداد اندکي مودها در روش جمع آثار مودها مي باشند. خطاهاي حل هنگامي که از روش هاي تکراري استفاده مي شود نيز رخ مي دهند زيرا همگرايي در نموهايي در متغيرهاي حل تعيين مي گردد که کوچک بوده ولي صفر نمي باشند. خطاهاي گرد کردن ناشي از دقت محدود عمليات حسابي انجام شده در کامپيوتر مي باشند.
4-10- معيارهاي همگرايي يکنوا
براي همگرايي يکنوا، عناصر بايد کامل بوده و نيز عناصر و شبکه بايد سازگار باشند. اگر اين شرايط تامين شوند، به ميزاني که ريز کردن شبکه عناصر محدود ادامه پيدا مي کند، دقت نتايج حل به طور پيوسته افزايش خواهند يافت. ریزشدن شبکه بايد از طريق تقسيم نمودن عناصر استفاده شده پيشين به دو عنصر يا بيشتر انجام گيرد، در اين صورت شبکه قديمي در شبکه جديد محاط مي شود. از نظر رياضي اين بدان معني است که فضاي جديد توابع درون يابي عناصر محدود، شامل فضاي استفاده شده پيشين خواهد بود و به ميزاني که شبکه ريزتر مي شود، بعد فضاي جواب‌هاي عناصر محدود به طور پيوسته افزايش پيدا مي‌کند تا در نهايت شامل جواب کامل شود.
4-10-1- معيارهاي همگرايي يکنوا- شرط سازگاري
شرط سازگاري از نکته نظر فيزيکي، شرط سازگاري بدين معني است که تغييرمکان ها در عناصر و در سرتاسر مرزهاي عناصر بايد پيوسته باشند. از نکته نظر فيزيکي، هنگامي که سازه بارگذاري مي شود، شرط سازگاري تضمين مي کند که هيچ گونه فاصله اي بين عناصر ايجاد نشود.
شرط سازگاري از نکته نظر رياضي، هنگامي که تنها درجات آزادي انتقالي در گره هاي عناصر تعريف مي شوند، در اين صورت پيوستگي در تغييرمکان هاي u و v و w (هر کدام که قابل کاربرد باشد) بايد حفظ شود. با وجود اين هنگامي که درجات آزادي دوراني نيز تعريف مي‌شوند که از مشتق گيري تغييرمکان‌هاي جانبي به دست مي‌آيند، در اين صورت ضروري است که پيوستگي در مشتق هاي اول تغييرمکان هاي مربوط نيز تامين شود.
فصل پنجم
5- نتایج و بحث
5-1-مدل سازی سیستم غشایی
جداسازی سیالات با بهره گرفتن از غشاهای جریان متقاطع^[84] برتری عمده ای بر غشاهای معمول در سیستم های ناپیوسته برای بسیاری از فرآیندها دارد، مطالعات زیادی روی این سیستم ها انجام شده است. مخصوصا با توجه به این که به دلیل جریان موازی با غشا تا حدود زیادی از تشکیل لایه غلظتی، جلوگیری می شود و درنتیجه مدت زمان استفاده از غشا بیش تر می شود.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

5-1-1- مدل سازی ریاضی
برای محاسبه انتقال جرم طبق روند معمول مدل سازی های سیستم های الکترولیتی از معادلات استفان-ماکسول استفاده شده است. در مورد فرایند نانوفیلتراسیون و استفاده آن در محلول های الکترولیت از معادله نرنست-پلانک که از معادله استفان- ماکسول مشتق شده است استفاده می شود. البته این معادله را معمولا در فرم اصلاح شده استفاده می کنند که عبارت است از:

5-1)

5-2)

که در این معادله، ضریب انتقال جرم جز i، دبی انتقال جرم محوری جز i، دبی انتقال جرم شعاعی جز i، غلظت جز i، سرعت، پتانسیل الکتریکی، F ثابت فارادی، Z_i بار الکتریکی جز i و R ثابت گازهاست. مقدار خواص فیزیکی در دمای 15.56 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است.
برای محاسبات مربوط به اندازه حرکت و به دست آوردن توزیع سرعت از معادله ناویر-استوکس استفاده می شود. با توجه به قطر کم لوله و دبی پایین، جریان آرام در نظر گرفته می شود. معادله ناویر-استوکس به صورت زیر بیان می شود:

5-3)

با توجه به طبیعت الکترولیت محلول که ناشی از وجود یون هاست معمولا معادله پویسون برای به دست آوردن پتانسیل الکتریکی استفاده می شود که در زیر نشان داده شده است:

5-3)

۳- مدل‌های مشاهده‌ای (تجربی)
مدل‌های آنالیتیکی مدل‌هایی هستند که معمولاً راه‌حل های آنالیتیکی یا مشابه آنالیتیکی دارند که اغلب بدون کمک کامپیوتر توسعه می‌یابند. مدل‌های آنالیتیکی از اهمیت بالایی برخوردارند چون زمانی که به کار می‌رود، تفهیم کاملی از سیستم به دست می‌دهد. اما کاربرد آن محدود است چراکه بسیاری از فرایندهای مواد غذایی بسیار پیچیده هستند که استفاده از چنین مدل‌هایی را توصیف کنند.
مدل‌های شمارشی یا کامپیوتری عموماً شامل یک سری معادلات دیفرانسیل است که فیزیک مدل را بسیار دقیق‌تر از مدل‌های آنالیتیکی توصیف می‌کند.
در مدل‌های آنالیتیکی و شمارشی فرض شده که مدل (توصیف فرایند) شناخته شده است و سعی می‌شود تا رفتار جزئی سیستم مشخص شود. غالباً مشخص کردن مدل در مرحله اول بسیار مشکل است؛ از این جهت که محقق باید یک مدل را از داده‌های اندازه‌گیری شده استنتاج نماید. این مدل‌ها که از درون‌بینی^[۲۴] یا مشاهده و یا هر دو ناشی می‌شود، می‌تواند مدل‌های مشاهده‌ای یا تجربی نامیده شود. چنین مدل‌هایی به این جهت استفاده می‌شوند تا داده‌ها را طبقه‌بندی و دسته‌بندی کنند تا اندازه‌گیری‌ها تعمیم داده شوند و درباره مشاهدات جدید پیشگویی انجام شود. یک مثال از این نوع مدل، مدل شبکه عصبی است. این مدل‌ها به راحتی پیشگویی را بر اساس داده‌های شناخته شده بدون اندازه‌گیری فرایند اساسی انجام می‌دهند. بنابراین آنها می‌توانند به راحتی فرایندهای پیچیده را مدل سازی کنند اما محدودیت‌هایی نیز دارند.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۲-۵-۱- رگرسیون و روش‌های آن

واژه رگرسیون^[۲۵] از دید آمار و ریاضیات برای رساندن مفهوم «بازگشت به یک مقدار متوسط یا میانگین» به کار می رود. بدین معنی که برخی پدیده‌ها به مرور زمان از نظر کمی به طرف یک مقدار متوسط میل می‌کنند. در واقع، تحلیل رگرسیونی، تکنیکی آماری برای بررسی و مدل سازی ارتباط بین متغیرها است.
رگرسیون تقریباً در همه علوم مختلف برای برآورد و پیش‌بینی مورد نیاز است. می‌توان گفت تحلیل رگرسیونی، پرکاربردترین روش در بین تکنیک‌های آماری است. امروزه واژه تحلیل رگرسیون جهت اشاره به مطالعات مربوط به روابط بین متغیرها به کار برده‌ می‌شود. به طور خلاصه در یک تحلیل رگرسیونی ساده، ابتدا تحلیل‌گر حدس می‌زند که بین دو متغیر نوعی ارتباط وجود دارد، در حقیقت حدس می‌زند که یک رابطه به شکل یک خط بین دو متغیر وجود دارد و سپس به جمع آوری اطلاعات کمی از دو متغیر می‌پردازد و این داده‌ها را به صورت نقاطی در یک نمودار دو بعدی رسم می‌کند.
در صورتی که نمودار نشان دهنده این باشد که داده‌ها تقریباً (نه لزوماً دقیق) در امتداد یک خط مستقیم پراکنده شده‌اند، حدس تحلیل‌گر تأیید شده و این ارتباط خطی به صورت زیر نمایش داده می‌شود:
y = a x + b
(معادله ۲-۱)
که در آن، a عرض از مبدأ و b شیب این خط است.
زمانی که بین برخی از نقاط و تصویر آنها بر روی خط رگرسیونی (خط y) کمی تفاوت به چشم می‌خورد، از آن به عنوان خطای برآورد یاد می‌شود. این خطا ممکن است از خطا در اندازه‌گیری، شرایط محیط، تفاوت‌های طبیعی و… ناشی شده باشد. بنابراین معادله اولیه به صورت زیر اصلاح می‌شود:
y = ax + b + є
(معادله ۲-۲)
معادله بالا یک مدل رگرسیون خطی نامیده می‌شود. معمولاً به x، متغیر مستقل (رگرسیونی) و به y، متغیر وابسته (پاسخ) گفته می­ شود. є، خطای تصادفی است که برای کامل شدن مدل و نشان دادن این که خطا نیز تا حدی وجود دارد در نظر گرفته می‌شود.
معمولاً فرض می‌شود که خطاها یکدیگر را خنثی می‌کنند، به عبارت دیگر مجموع خطاها برابر صفر است. همچنین فرض می‌شود خطای موجود در یک مشاهده رابطه‌ای با خطاهای دیگر ندارد و در نهایت تغییرات بین خطاها ثابت در نظر گرفته می‌شود. این سه فرض برای ساختن یک مدل ضروری است و روش‌های بسیاری برای پی بردن به وجود (یا عدم برقراری) این فرض‌ها وجود دارد. یکی از دلایل استفاده‌های نادرست از رگرسیون معمولاً نادیده گرفتن این فرض‌ها است که موجب استدلال‌های غلط خواهد شد.
در صورتی که در مدل رگرسیونی فقط یک متغیر مستقل وجود داشته باشد، مدل را مدل رگرسیونی خطی ساده می‌نامند. کافی است پارامترهای مجهول مدل (a و b) برآورد شوند. برآورد پارامترها در مدل سازی با بهره گرفتن از روش‌های مختلف انجام می‌شود از جمله روش کمترین مربع خطا. روش کمترین مربع خطا که یکی از روش های مورد استفاده در تحلیل رگرسیونی است اولین بار توسط لژندر^[۲۶] ریاضیدان فرانسوی در سال ۱۸۰۵ و گوس^[۲۷] ریاضیدان مشهور آلمانی در سال ۱۸۰۹ معرفی و در مطالعات نجومی به کار برده شد.
مدل رگرسیون خطی فرض می‌کند که یک رابطه خطی (یا خط مستقیم) بین متغیر وابسته و هر پیشگو وجود دارد. این رابطه در فرمول زیر توضیح داده شده است.
y_i = b₀ + b₁x_i1 + … + b_px_ip + e_i
(معادله ۲-۳)
که در آن
y_i: مقدار مورد iام متغیر کمی وابسته است.
p: تع
داد پیشگوها می‌باشد.
b_j: مقدار ضریب jام است، j= 0 , … , p
X_ij: مقدار مورد iام از پیشگوی jام می‌باشد.
e_i: خطای در مقدار مشاهده شده برای مورد iام است.
مدل خطی است زیرا با افزایش مقدار پیشگوی jام با یک واحد باعث افزایش مقدار وابسته واحدهای b_i می‌شود. b₀ عرض از مبدأ است، که وقتی مقدار هر پیشگو برابر صفر می‌شود، b₀ مقدار مدل پیشگوی متغیر وابسته می‌باشد.
به منظور آزمایش فرضیه‌های مربوط به مقادیر پارامترهای مدل، مدل رگرسیون خطی نیز فرضیات زیر را در نظر می‌گیرد:
ـ عبارت خطا یک توزیع نرمال با میانگین صفر دارد.
ـ واریانس عبارت خطا در سرتاسر موارد ثابت می‌باشد و از متغیرها در مدل مستقل است. یک عبارت خطا با واریانس غیرثابت را heteroscedastic می‌نامند.
ـ مقدار عبارت خطا برای یک مورد داده شده مستقل از مقادیر متغیرها در مدل و مستقل از مقادیر عبارت خطا برای موارد دیگر می‌باشد.
رگرسیون لوجستیک یک مدل آماری رگرسیون برای متغیرهای وابسته دوسویی مانند بیماری یا سلامت، مرگ یا زندگی است. این مدل را می‌توان به عنوان مدل خطی تعمیم ‌یافته‌ای که از تابع لوجیت به عنوان تابع پیوند استفاده می‌کند و خطایش از توزیع چندجمله‌ای پیروی می‌کند، به‌حساب‌آورد.
رگرسیون لوجستیک یکی از تکنیک‌های کاربردی برای تحلیل داده‌های طبقه‌بندی شده است. بعنوان نمونه اگر نتیجه آزمایشی را به‌صورت برد/باخت تعریف کنیم، در این حالت متغیر پاسخ دیگر پیوسته نبوده، بلکه بصورت طبقه‌بندی شده خواهد بود. یکی از اقسام رگرسیون لوجستیک، مدل رگرسیون لوجستیک باینری بوده که تعداد طبقه‌بندی‌های متغیر پاسخ در این مدل دوتاست. اگر این تعداد طبقه‌بندی‌ها بیش از دو تا باشد، آنگاه با توجه به جنس متغیر پاسخ (یعنی اسمی و ترتیبی) مدل‌های رگرسیون لوجستیک اسمی و ترتیبی حاصل می‌‌شود. رگرسیون لوجستیک تا اواسط دهه ۴۰ میلادی توسعه نیافته بود و تا دهه ۷۰ میلادی نیز کمتر استفاده می‌شد، اما هم اکنون کاربردهای فراوانی از آن دیده می‌شود. رگرسیون لوجستیک یکی از تکنیک‌های کاربردی جهت تحلیل داده‌های طبقه‌بندی شده است. این تکنیک با توجه به نوع و تعداد طبقه‌بندی‌های متغیر پاسخ به سه دسته باینری، اسمی و ترتیبی تقسیم می‌شود (بشیری و کامران راد،۱۳۹۰)

۲-۵-۲- تابع سیگموئید

تابع سیگموئید یک تابع ریاضی “S” شکل می‌باشد (منحنی سیگموئید). در اغلب موارد تابع سیگموئید به تابع خاصی اشاره می‌کند که در شکل شماره ۲-۳ نشان داده شده است.
شکل ۲-۳- تابع سیگموئید
از جمله توابع سیگموئیدی می‌توان از ریچارد^[۲۸] (جنرال لوجستیک)، گمپرتز^[۲۹]، لوجستیک^[۳۰] و ویبول^[۳۱] را نام برد.
انتگرال هر تابع صاف، مثبت و زنگی شکل، یک تابع سیگموئید خواهد بود. بنابراین توابع توزیع تجمعی برای بسیاری از توزیع‌های احتمالی مشترک سیگموئید هستند.
تابع f(x_i) از چند گروه مدل منحنی‌های مشابه انتخاب می‌شود، در جدول ۲-۲ برخی ازمعادله‌های منحنی S شکل^[۳۲] آورده شده است. تابع لجستیک متقارن است، در تابع گمپرتز سرعتی که به بی‌نهایت می‌رود کم می‌شود و تابع ریچارد با تغییر متغیر d این کاهش سرعت را تنظیم می‌کند (مهاجر، ۱۳۹۲).
جدول ۲-۲- خصوصیات برخی از معادله‌های منحنی S شکل

در ریاضیات، تابع گاوسی (نام گذاری شده به نام کارل فریدریش گاوس)، تابعی ا‌ست به شکل نمایی که به صورت زیر تعریف می‌شود:
(معادله ۲-۴)
که در آنa ، b و c ضرایب ثابت حقیقی و e، عدد اولیر است. شکل این تابع زنگوله‌ای متقارن است که به سرعت به صفر نزول می‌کند. ثابت a تعیین کننده ارتفاع قله منحنی،b تعیین کننده محل مرکز قله و c (انحراف معیار) تعیین کننده میزان کشیدگی یا پهن شدگی زنگوله است. تابع گاوسی در علوم احتمال، آمار و هوش مصنوعی و به ویژه در توزیع نرمال، استفاده فراوان دارد (فرمانی و همکاران، ۱۳۸۴).
منحنی یا تابع گمپرتز یکی از توابع کاربردی می‌باشد که یک تابع سیگموئیدی می‌باشد. این تابع، غیرخطی است و می‌توان از آن در پیش بینی بسیاری از موارد تولید مورد استفاده قرار گیرد .تابع گمپرتز اغلب در تحقیقات کاربردی از جمله زیست شناسی، کشاورزی، محاسبات، مهندسی، فیزیک، شیمی، آمار، پزشکی، اقتصاد، . . . کاربرد دارد. این توابع دارای پارامترهای مجهول می‌باشد که چندین روش برای برآورد این پارامترها به کار رفته ا
ست (مارانی، ۱۳۹۱).