دانلود مقاله کاربرد مبدل های در صنایع مختلف

اختصاصی از سورنا فایل دانلود مقاله کاربرد مبدل های در صنایع مختلف دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مشخصات این فایل
عنوان: کاربرد مبدل های در صنایع مختلف
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 74

این مقاله درمورد کاربرد مبدل های در صنایع مختلف می باشد.

خلاصه آنچه در مقاله کاربرد مبدل های در صنایع مختلف می خوانید :

فصل چهارم :
روش جدید هدف‌یابی ساختاری بر اساس تحلیل مسیری
4-1)‌ مقدمه:
در این بخش روش هدف یابی جدیدی برای بهبود (retrofit) شبکه مبدلهای حرارتی ارائه می‌کنیم در این روش، روش های مرسوم طراحی و هدف یابی به منظور بهبود. همراه مفهوم منطقه‌بندی راکد را ترکیب می‌کند.
بیشتر روش‌های هدف‌یابی موجود بهبود شبکه مبدلهای حرارتی همانند روش Tjoe که در فصل قبل ارائه شده بود منحصراً ذخیره انرژی و اضافه کردن سطح را بررسی می‌کند، و در بررسی فوق هزینة سطح را فقط به طور کلی و روی هم حساب و ارزیابی می‌نماید به تازگی Van Reisen یک روش اساسی، به نام تحلیل مسیری برای ارزیابی زیر ساختارها یا زیر شبکه ها (یعنی اجزا مستقل شبکه موجود) به منظور بدست آوردن اقتصادی‌ترین  و عملی‌ترین فرصت ها برای ذخیره انرژی را ارائه کرده است. اساساً این روش این امکان را برای مهندس فراهم می‌کند که جنبه‌های ساختاری بهبودسازی (retrofit) را حین هدف‌یابی ارزیابی کند. این ارزیابی را هدف‌یابی ساختاری می‌نامیم.
در این روش هر سه جنبة اساسی صرفه‌جویی، سرمایه‌گذاری سطحی و تغییرات ساختمان به حساب آورده می‌شود و تعیین کننده‌ترین قدم  تعیین واحدهای ساختاری در شبکة موجود می‌باشد که آنها را نواحی نامیده می‌شود.

4-2) تحلیل مسیری: اساس هدف‌یابی ساختاری:
تحلیل مسیری تشخیص و شناسایی زیر شبکه‌های یک شبکه موجود که پتانسیل اقتصادی خوبی برای بهبود (retrofit) دارند را ممکن می‌سازد بنابراین محل ها یا مجموعه‌ای از نقاط را که در مقایسه با کل شبکه صرفه‌جویی بیشتری در نرخ سرمایه‌گذاری دارند مشخص می‌کند. با تغییر نقاط مشخص شده بدون توجه به باقیمانده شبکه می‌توان به صرفه‌جویی مورد نظر دست یافت.
بعنوان نمونه، یک زیر شبکه شامل مبدلهای   و   و   و جریان‌های   و cold 2 در شکل (1-4) نشان داده شده است.
4-1 مثال
هنگامیکه تبادل حرارتی (فرایند- فرایند) بین   و cold 2 شدیدتر می‌شود ذخیرة انرژی در این زیر شبکه امکان‌پذیر است این مسئله نیازمند اضافه کردن سطح به   می‌باشد. باید توجه داشت که مبدلهای خارج شبکه تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند. بطور مشابه در زیر شبکه شامل   و   فقط یک اتصال جدید بین جریانهای cold 1 و Hotl به ذخیره انرژی منجر می‌گذرد. ( )
بایستی توجه داشت که زیر شبکه‌ها برای ذخیره‌ انرژی باید حداقل یک خنک کننده و یک گرم کننده داشته باشند.
در مثال فوق واضح است در زیر شبکه‌ای که شامل   می‌باشد هیچ‌گونه ذخیر‌ه‌ انرژی نمی‌توان داشت در این حالت هیچ منبع حرارتی برای جایگزینی تأسیسات گرم وجود ندارد و در کنار گرم کننده و خنک کنده  یک مسیر (N1) برای انتقال حرارت موجود از خنک کننده به گرم کننده لازم است این مسیر ممکن است همانطور که در زیر شبکه   وجود دارد در شبکه اصلی هم وجود داشته باشد و یا این مسیر باید هنگام تشکیل یک جفت حرارتی جدید ایجاد شود. مانند زیر شبکه   
بنابراین تحلیل مسیری، تمام زیر شبکه‌هایی که تعیین حدود شده‌اند را برای تعیین آنهایی که برای اصلاحاتی بهینه هستند ارزیابی می‌کند. پروسه کامل بهبود (retrofit) با استفاده از تحلیل مسیری در شکل (4-2) آورده شده است.
شکل 4-2 فلوچارت پروسه کامل بهبود با استفاده از تحلیل مسیری

بعد از استخراج داده و تعریف حالت پایه با استفاده  از یکی از روش های هدف‌یابی بهبود یافته موجود صرفه جویی در هدف‌های سرمایه‌‌گذاری سطحی برای کل شبکه محاسبه می‌شود این هدف ها برای کل شبکه بعنوان مرجع خواهد بود سپس زیر شبکه‌های موجود تعریف و مشخص می‌شوند و برای هر کدام از آنها صرفه‌جویی در هدف های سرمایه‌گذاری محاسبه می‌شود و از یک روش هدف‌یابی مشابه استفاده می‌کند.
زیر شبکه‌ها ارزیابی شده و بهترین‌ها حفظ می‌گردد برای بسیاری از زیر شبکه‌ها با استفاده از گرافهای صرفه‌‌جویی در سرمایه‌گذاری، بطور گرافیکی مرتب می‌شوند این ارزیابی گرافیکی بیشترین دید را برای مسائل، با زیر شبکه‌های کم را ارائه می‌دهد مرتب‌سازی عددی یا روش مرحله‌ای فقط برای مسائل بزرگ لازم است با اتمام ارزیابی با استفاده از یکی از روشهای طراحی بهبود یافته طراحی‌های بهبود یافته برای بهترین زیر شبکه‌ها ایجاد می‌شوند همة جریان‌ها و جفت های خارج زیر شبکه بدون تغییر می‌ماند سرانجام طراحی‌ها ارزیابی شده و نتایج با اهداف مقایسه می‌شوند.
کلید استفاده از روش هدف‌یابی ساختاری، استفاده از ساختار شبکه موجود بعنوان اساس تعیین زیر شبکه‌های مربوط می‌باشد.
بنابراین از ساختار شبکه موجود برای شکافتن شبکه به نواحی مستقل استفاده می‌شود نواحی بایستی قسمتهایی از شبکه را که به راحتی قابل انتگراسیون هستند را تعیین حدود کند بنابراین جریانهایی  که به هم نزدیک بوده و یا در وضعیت فعلی متصل هستند، را می‌تواند در یک ناحیه قرار دهد.
علاوه بر این بایستی امکان ایجاد تغییرات جهت retrofit در هر ناحیه بدون توجه به قسمتهای باقیماندة‌ شبکه فراهم باشد.
بنابراین نواحی بایستی قسمت‌هایی از شبکه باشند که از لحاظ حرارتی متوازن هستند. کوچکترین اجزائی از شبکه موجود که از لحاظ حرارتی متوازن هستند قسمت‌های جریانی می باشند این قسمت‌ها کوچکترین نواحی قابل تعریف می‌باشند.
بنابراین بیشترین تعداد نواحی برابر است با تعداد مبدلهای حرارتی موجود در طراحی فعلی.
بنابراین نواحی همیشه ترکیبی از مبادله کننده‌های حرارتی و قسمت‌های جریانی هستند.
بخاطر احتیاجات اساسی، مبدلهای حرارتی همیشه در یک ناحیه هستند هرچند جریانها می توانند در میان چندین ناحیه جریان داشته باشند. در یک ناحیة منفرد کسری از چنین جریانی وجود دارد و در واقع فقط این جز بخشی از آن ناحیه است. بنابراین هر جزء جریان همانند هر مبدل حرارتی فقط در یک ناحیه است توجه داشته باشید که جریانهای تأسیسات بایستی توازن حرارتی را برای نواحی که شامل مبدل حرارتی هستند را به حساب بیاورند. تأسیسات صریحاً بخش‌هایی از این نواحی هستند و همانند روش بهبود موجود عمومی و متعارف نمی‌توان نادیده گرفت.
مبدلهای منحصر به فرد و منفرد،  متوازن از لحاظ حرارتی هیچ چشم اندازی را از لحاظ ذخیره‌ انرژی فراهم نمی‌کنند. مانند دماهای ورودی و خروجی و نرخ جریان ظرفیت حرارتی، جریانات اتصال یافته ثابت شده. همانطور که گفته شده برای ذخیره هر انرژی در زیر شبکه‌ها بایستی هم کولر و هم هیتر و هم یک مسیر بین کولر و هیتر وجود داشته باشد.

مسیرها، در تعیین حدود ناحیه‌هایی که برای در بر داشتن ساختار در هدف یابی مناسب هستند کمک می‌کنند.
در طول retrofit بایستی از مسیرهای که در شبکه اصلی موجود هستند بهره‌برداری کرد یا یک مسیر جدید ایجاد کرد بهره‌برداری از مسیرهای موجود ترجیح داده می‌شود. این مسئله فقط نیازمند مساحت اضافی جفت‌های موجود می‌باشند مساحت یک مسیر جدید همیشه نیازمند یک  جفت جدید است.
یک موقعیت در برخی موارد مفید بوده و آن ایجاد یک جفت جدید از میان یک مسیر موجود به منظور بهبود پتانسیل آن می‌باشد.
بطور کلی هنوز استفاده از یک جفت جدید نسبت به ایجاد یک مسیر کاملاً جدید ترجیح داده می‌شود برای این حالت شامل جریانهایی می‌‌باشد که نسبت به همدیگر موقعیتی محلی دارند.
بنابراین جفت‌های جدید بین جریانهایی که در یک  مسیر موجود هستند بطور کلی ارزانتر و آسانتر خواهد بود.
تا اینکه این زوج بین جریان‌هایی باشد که اصلاً اتصال ندارد این مسئله در مورد جفت‌های بین جریانهایی که در هر قسمت یک مسیر اتصال دارند صدق می کند.
بنابراین نواحی بایستی بر اساس وجود بخش‌هایی از مسیرها باشند تا محاسبه برای نوع‌های مختلف زوجها ممکن باشد.
چنین نواحی مبتنی بر مسیر بایستی تمامی مبدلهای همراه  «پیوسته» یک جریان فرایند معین و همة جریانهایی که این مبدلهای حرارتی را متصل می‌کند را در بر داشته باشد.
بنابراین نواحی مبتنی بر مسیر شامل قسمت‌های مستقل شبکه اصلی هستند هر مسیر در ناحیه جداگانه‌ای خواهد بود.
مزیت دیگر این روش ناحیه بندی این است که برای اجزاء جریان که در ناحیه‌های مختلف قرار دارند نیازی برای بدست آوردن دماهای مرزی نمی‌باشد.
با استفاده از منطقه‌بندی مبتنی بر مسیر هم ممکن است نتوانیم ناحیه‌هایی را که در ساختار عمل‌تر هستند را بدست آوریم اگر شبکه خیلی مجتمع باشد نواحی منحصر به فرد بزرگ خواهد بود. این مسئله پذیرش این فرض، که حرارت منتقل شده و جفت‌های جدید در نواحی نسبت به بین نواحی ساده‌تر هستند را تقلیل می‌دهد.
از سوی دیگر اگر شبکه بزرگ باشد و انتگراسیون اندکی داشته باشیم باز هم تعداد نواحی که ممکن است برای داشتن یک برآورد سخت، بسیار بزرگ باشد.
بنابراین نواحی مبتنی بر مسیر بایستی بوسیلة تجزیه و ترکیب به منظور دست‌یابی به یک مجموعه عملی از نواحی بهتر موشکافی شوند این موشکافی می‌تواند جنبه‌های مختلف داشته باشد.
1- عاملیت بخش‌های کارخانه ممکن است نزدیک نواحی مستقل را تصدیق کند از قبیل کمک گرمکن، پیش گرمکن، و سرانجام تغلیظ کننده‌های برج.
2- جانمایی فیزیکی هم ممکن است ترکیب نواحی که به هم نزدیک هستند یا تقسیم‌بندی نواحی که گسترده شده‌اند تصدیق و توجیه کند. این (جانمایی) لزوماً بر اساس عاملیت نبوده و می‌تواند در منطقه‌بندی نسبتاً متفاوت حاصل شود.
3- یک ناحیه ممکن است شامل مجموعه ای از جریان‌ها باشد که قابل انتگراسیون نباشد برای مثال condonser , reboiler برج تقطیر ممکن است در یک ناحیه باشند انتگراسیون ممکن نمی‌باشد. اگر چنین منطقه‌ای با منطقه دیگری مجتمع شود. بطور کلی فقط هیتر با کولر نیاز به مجتمع‌سازی دارد. در حالت کلی‌تر انتگراسیون یک ناحیه با یک ناحیه Pinch شده فقط Heat sink منطقه‌ بالای Pinch یا Heat source منطقة پایین Pinch را انتگراسیون می‌نماید باقی ماندة‌ ناحیه نبایستی  اصلاح شود و تغییر کند.
ولی وجود اینها ممکن است طراحی را پیچیده  نماید بنابراین چنین منطقه pinch ای ممکن است تجزیه شود به دو منطقه یا بیشتر، اگر یک جریان از منطقه Pinch بگذارد. تجزیه بایستی بین دو مبدل  حرارتی همراه با این جریان که دمای ورودی و خروجی نزدیک به دمای منطقه Pinch را دارند صورت پذیرد.
4- محدودة دمایی، جریان‌های فرآیند یا نوع تأسیسات مورد استفاده هم می‌تواند نتیجه تقسیم منطقه مبتنی بر مسیر باشند. حتی اگر هیچ نقطة Pinch موجود نباشد.
5- جنبه‌های عملکردی هم می‌توانند منجر به ترکیب یا تقسیم نواحی مستقل گردد. تمایل به مستقل بودن جریانها ممکن است انعطاف‌پذیری خوب، ایمنی، شروع و اتمام طرز عمل را برقرار کند. جریانهایی که ممکن است با هم جفت نباشند باید در ناحیه‌های مختلف واقع شوند.
 
فصل پنجم :
حل مسائل بهبود شبکه‌های مبدلهای حرارتی با روشهای بهینه‌سازی ریاضی
 (5-1) مقدمه:
مدلهای متعدد ریاضی و ذهنی برای کمک به طراح در ساخت شبکه گسترش یافته است. روش های مختلفی از قبیل تحلیل Pinch ، هم در علوم و هم در صنعت به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می گیرد. روش دیگری که برای تشخیص ساختارهای شبکه‌ای که از لحاظ هزینه بهینه هستند استفاده از روشهای برنامه‌ریزی ریاضی می‌باشد مزیت این روشها این است که با استفاده از آن می‌توان بهینه سازی شدیدی از ساختار، اندازه‌های مبدل های حرارتی و استفاده مفید انجام داد. در حالیکه اگر از ابزارهای کاملاً Pinch- based استفاده شده این کارها توسط طراح انجام می‌شود.
از دهة 80 از مدل های خطی برای تعیین حداقل هزینه‌های مفید و حداقل تعداد  واحدها استفاده شده است تعدادی از مدلهای غیرخطی از لحاظ محاسباتی بسیار گرانتر هستند هم برای به حداقل رساندن هزینه‌های سطحی و برای به حداقل رساندن همزمان تأسیسات‌ها و تعداد واحدها و سطوح مبدلهای حرارتی استفاده شده است که از این جمله مدلهای ریاضی می توان و به مدل های NLP و MINLP  اشاره نمود.
با توجه به اینکه تلاشهای زیادی برای تحقیق در این حیطه انجام شده است بسیاری از مدل های ریاضی فقط طراحی Gerassnroot را مورد توجه قرار داده‌اند بعلاوه این مدل‌های برای مسائل بزرگتر و مثا‌لهای واقعی شدید بوده ولی قابل حل نمی‌باشند و نمی‌توان استفاده نمود.
 
5-2) روش مرکب برای retrofit شبکه‌های مبدل‌های حرارتی:
این روش از طراحی grassoroot شبکه مبدل های حرارتی مشتق شده است و یک روش دو مرحله‌ای (دو سطحی) که روش گداختگی مصنوعی (SA) و الگوریتم برنامه‌‌ریزی غیرخطی را بهم پیوند می دهد.و هزینه مساحت اضافی مبدلهای موجود و هزینه‌های لوله‌گذاری مجدد را حداقل می‌نماید و این روش قادر به حل مسائل در مقیاسی بزرگ می‌باشد.
در این روش در مرحلة بالاتر. از یک الگوریتم گداختگی مصنوعی برای در نظر گرفتن پیکربندی  (HEN) های مختلف و برای مدیریت هزینه‌ها، سرمایه‌گذاری جدید وابسته به تغییرات بنیادی، استفاده می‌شود و پس از این اطلاعات در سطح پایین‌تر، به همراه برنامه ریزی غیرخطی (NLP/SQP) برگرفته از کتابخانه IMSL ، برای تغیین اندازه‌ اضافی بهینه مورد نیاز و سطح مبادله کننده‌های جدید و موجود استفاده می‌گردد.
5-3) خلاصه استراتژی بهبود دادن:
همانطور که اشاره شد، استراتژی کلی برای تعیین طراحی بهبود یافته بهینه یک روش دو مرحله‌ای مشتق شده‌ از یک روش طراحی (Athieetater)grassroot، می‌باشد. شکل (5-1) فلوچارت حل مسائل MINLP را بوسیله این روشها دو سطحی (دو مرحله‌ای) نشان می‌دهد. تفاوت اساسی بین روش ما و روش مشهور MINLP آن است که برای حل مسئله اصلی بجای الگوریتم برنامه‌ریزی خطی صحیح مرکب (MILP) کلاسیک یک الگوریتم SA بکار گرفته شده است.
در سطح (مرحله) بالاتر (مسئله اصلی) ابتدا یک توپولوژی HEN تولید شده و بطور تکراری و طبق محدودیت‌های احتمال، توسط روش SA تغییر می‌پذیرد تحلیل بین پیکربندی اولیه و فعلی هزینه سرمایه‌گذاری را بواسطه جانمایی مبدلهای جدید یا جاگذاری مجدد مبدلهای موجود، تعیین کرده و تخمینی از هزینه لوله‌گذاری مجدد را ارائه می‌دهد.
در یک سطح پایین‌تر (مسئله جانبی)، یک بسته NLP (الگوریتم برنامه‌ریزی غیرخطی) بکار گرفته می‌شود تا پارامتر‌های عمل کنندة شبکه، پیشنهاد شده توسط مسئله  اصلی را بهینه کند. این روش هزینه اجرا و هزینه سرمایه‌گذاری، تابع مساحت مورد نیاز، هر مبدل جدید و فعلی را تعیین می‌کند.
.....

بخشی از فهرست مطالب مقاله کاربرد مبدل های در صنایع مختلف

چکیده
پیشینة اصلاح مبدل‌های حرارتی:
1- روش تحلیل Pinch :
مقدمه:
فصل اول :
1-2) روش‌های موجود در اصلاح شبکه:
1-2-1- اصلاح شبکه بوسیله بازبینی مستقیم ساختمان آن:
1-2-2- اصلاح شبکه بصورت یک طرح جدید (اصلاح کامپیوتری):
فصل دوم :
2-1) اصلاح شبکه با استفاده از تکنولوژی Pinch:
2-2 ) هدف‌یابی در متد pinch برای بهبود شبکه مبدل‌ حرارتی:
2-3) فلسفه هدف‌یابی:
2-5) منحنی سرمایه‌گذاری بر حسب ذخیره‌سازی انرژی:
فصل سوم :
3-1) ابزار طراحی:
3-2) بررسی مبدلهای عبوری از PINCH :
3-3) منحنی‌ نیروی محرکه (DRIVING FORCE PLOT):
3-4) تحلیل  مسئله باقی‌مانده (REMAINING PROBLEM ANALYSIS)
3-5) تغییر موقعیت مبدلها (EXCHANGER SHIFTING):
3-6 ) نتیجه‌گیری:
3-8) روش طراحی:
فصل چهارم :
روش جدید هدف‌یابی ساختاری بر اساس تحلیل مسیری
4-2) تحلیل مسیری: اساس هدف‌یابی ساختاری:
فصل پنجم :
حل مسائل بهبود شبکه‌های مبدلهای حرارتی با روشهای بهینه‌سازی ریاضی
5-2) روش مرکب برای retrofit شبکه‌های مبدل‌های حرارتی:
5-3) خلاصه استراتژی بهبود دادن:
5-4) بهینه‌سازی ترکیبی:
5-6) مدل SYNHEAT :
فهرست منابع لاتین :