ایران ترجمه – مرجع مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند – راهنمای کاربران در خصوص جامعیت فرآیند به منظور کاربرد موثر انرژی- فصل ۹: مطالعات موردی

کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند – راهنمای کاربران در خصوص جامعیت فرآیند به منظور کاربرد موثر انرژی- فصل ۹: مطالعات موردی

کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند – راهنمای کاربران در خصوص جامعیت فرآیند به منظور کاربرد موثر انرژی- فصل ۹: مطالعات موردی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

 

مقالات ترجمه شده آماده گروه مهندسی صنایع
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

قیمت

قیمت این مقاله: ۳۸۰۰۰ تومان (ایران ترجمه - Irantarjomeh)

توضیح

بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.

مقالات ترجمه شده صنایع - ایران ترجمه - irantarjomeh

 

شماره
۹۴
کد مقاله
IND94
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند – راهنمای کاربران در خصوص جامعیت فرآیند به منظور کاربرد موثر انرژی- فصل ۹: مطالعات موردی
نام انگلیسی
Pinch Analysis and Process Integration; A User Guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy – Chapter 9: Case studies
تعداد صفحه به فارسی
۱۴۰
تعداد صفحه به انگلیسی
۶۹
کلمات کلیدی به فارسی
تحلیل پینچ, جامعیت فرآیند
کلمات کلیدی به انگلیسی
Pinch Analysis, Process Integration
مرجع به فارسی
ایان سی کمپ , الزویر
مرجع به انگلیسی
Ian C Kemp; The authors of the First Edition were: B. Linnhoff, D.W. Townsend, D. Boland, G.F. Hewitt, B.E.A. Thomas, A.R. Guy and R.H. Marsland The IChemE Working Party was chaired by B.E.A. Thomas.; Elsevier
سال
۲۰۰۷
کشور
ایالات متحده
کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند – راهنمای کاربران در خصوص جامعیت فرآیند به منظور کاربرد موثر انرژی – فصل ۹: مطالعات موردی
 ایان سی کمپ
الزویر
۲۰۰۷
  
 
۹-۱- مقدمه
هر تئوری، هرچند دقیق و هوشمندانه، تا قبل از کاربرد عملی آن چندان مثمر ثمر نخواهد بود. در حین توسعه روش تحلیل پینچ، تحقیقات و برنامه های کاربردی متعددی بصورت متوالی انجام شده تا این اطمینان حاصل شود که این تکنیک ها عملی و قابل استفاده هستند. این بخش نهایی متشکل از مجموعه ای از دستورالعمل ها و کاربرد تکنیک های یکپارچه سازی در مطالعات موردی واقعی می باشد. تمام مطالعات موردی توصیف شده بر اساس طراحی های مهندسی هستند که در صنعت اجرا شده اند. به خاطر کمبود فضا و به دلالیل محرمانه بودن اطلاعات بسیاری از جزئیات حذف شده اند.
۹-۲- زنجیره پیش گرمایش نفت خام
اولین مطالعه موردی ما در گذشته بسیار رایج و بصورت شایسته انجام شده است؛ زیرا به عنوان اولین مطالعه پینچ که بر روی یک کارخانه بزرگ اجرا شده است در تاریخ جایگاه مناسبی یافته است. تکنیک ها توسط مهندسین ICI در صنعت بعنوان یک رویه پیشگام در نظر گرفته شده و این مطالعه در یکی از شرکت های وابسته انجام شد.
۹-۲-۱- توصیف فرآیند
فلوشیت مربوطه به صورت خلاصه در  شکل ۹-۱ نشان داده شده است. جریان خوراک خام در سه مقطع پیش گرمایش می شود؛ پیش گرمایش از طریق تبادل با بخش های گرمی که از ستون های تقطیر باز می گردند صورت می گیرد. مقطع اول از واحد ذخیره به یک واحد نمک زدا می رود، مقطع دوم از یک واحد نمک زدا به یک ستون پیش فلش، که نفت سبک را جداسازی می کند می رود، و مقطع سوم از پایین ستون پیش فلش به برج نفت خام می رود. فرآیند گرمایش توسط یک گرمکن مشعل دار تأمین می شود؛ این گرمکن نفت خام را در برج نفت پیش گرمایش می کند و فرآیند جوش را برای استریپر/ تصفیه کننده میسر می کند. مدار نفت گرم جدید می بایست دقیقاً قبل از گرمکن مشعل دار نصب شود.
[۱] hot oil circuit
۹-۲-۲- استخراج داده ها و هدف گذاری انرژی
نمودار شبکه در شکل ۹-۲ دماهای جریان و بار حرارتی جفت را نشان می دهد. به خاطر فشار زمانی پروژه امکان انجام شبیه سازی دقیق کامپیوتری پروفیل های جریان T/H وجود نداشت. در عوض، داده ها با روشی که در فصل های ۳ و ۸ توصیف شده، از فلوشیت پیمانکار با استفاده از بارهای حرارتی و بارهای طراحی استخراج شدند. داده های جریان در جدول ۹-۱ ارائه شده اند.
۹-۲-۳- شناسایی پینچ و طراحی شبکه
از محاسبه جدول برای ۷۰=  نیاز گرمایشی MW ۶۰.۷، نیاز سرمایشی MW ۴۲.۵ و پینچ در دمای  ۱۷۳ بدست می آید. بر اساس بررسی های انجام شده می توان دید که این پینچ به خاطر شروع تبخیر در جریان تغذیه ۹ بوجود می آید. اکنون یک شبکه MER (حداکثر بازیابی انرژی) با استفاده از روش طراحی پینچ را طراحی خواهیم نمود، توجه داشته باشید که می خواهیم سازگاری با تأسیسات موجود را حداکثر کنیم.
۹-۲-۳-۱- فرای پینچ
شکل ۹-۹ جریان فرای پینچ[۱] را نشان می دهد. اولین نکته ای که می توان فهمید این است که به خاطر این که در پینچ پنج جریان گرم و تنها یک جریان سرد وجود دارد، جریان سرد باید به پنج قسمت تقسیم شود (بر اساس این قانون که تمام جریان های گرم فرای چنین میزانی باید جفت داده شوند). این کار ممکن است عملی نباشد، لذا باید یک یا چند مورد از این تقسیم بندی ها را توسعه داد. به عنوان اولین مورد ساده می توان بار موجود روی جریان ۵ (نفتای سنگین)، در بالای پینچ، که در مقایسه با چرخه گرمایش خالص اندک است (کمتر از ۱%)، را نادیده گرفت و بدین ترتیب تعداد شاخه های تقسیم جریان در جریان های ۴-۹ را کاهش داد. اینها جفت های مهم در حقیقت مواردی از پینچ تلقی می شوند.
[۱] Above the pinch
۹-۲-۳-۲- فروی پینچ
 شکل ۹-۱۱ مجموعه جریان فرو[۱] یا بخش زیر پینچ را نشان می دهد. در این جا هم اسپلیت ۴ طرفه جریان ۹ لازم است، این بار به خاطر این که این تنها راه برای برآورده کردن الزامات CP برای هر جفت می باشد، این کار مجموعه توپولوژیکی یکسان برای چهار جفت ۴،۵،۷ و ۸ ایجاد می کند. سایر جفت های موجود،۶،۹،۱۰ و تمام خنک کننده ها نیز مطابق شکل ۹-۱۲ در نظر گرفته شده اند. اگر بارهای “مورد پایه” را به جفت های ۶،۹،۱۰ (یعنی جفت های دور از پینچ) اختصاص دهیم، آنگاه بارهای جفت های ۴،۵،۷ و ۸ پینچ، همانطور که نشان داده شده است، خاموش[۲] می شوند. توجه کنید که به خاطر این که مجموع CP های جریان های ۱ تا ۴ دقیقا معادل CP جریان ۹ در پینچ است، حداقل نیروی محرک در سراسر جفت های پینچ حفظ شده است. این بدین معنی است که هیچ گونه انعطافی در انتخاب نرخ جریان شاخه در اسپلیت جریان  ۹ وجود ندارد.
[۱][۱] Below the pinch
[۲] turn out
۹-۲-۳-۳ طراحی MER کامل
طراحی MER کامل از طریق ادغام دو سیستم “فرا / بالا” و “فرو / پایین” حاصل می شود؛ نتیجه در شکل ۹-۱۳ نشان داده شده است. جریان های شاخه اسپلیت جریان  ۹ که در دو نیمه محاسبه شده اند، با هم سازگاری ندارند. با این وجود، از آن جا که در اسپلیت های بالای پینچ انعطاف پذیری بیشتری وجود دارد، از جریان های شاخه که برای پایین پینچ محاسبه شده اند، برای طراحی ترکیبی استفاده شده است. این بدین معنی است که دماهای هدف در شاخه ها در طراحی ترکیبی عوض می شوند (با شکل ۹-۱۰ مقایسه کنید). با این وجود، این مقادیر در مقابل دماهای جریان گرم امکان پذیر باقی خواهند ماند.
۹-۲-۴- توسعه طراحی
طراحی MER نشان داده شده در شکل ۹-۱۳ منجر به صرفه جویی ۱۰ درصدی در انرژی در تأسیسات کنونی و صرفه جویی ۲۵ درصدی در طراحی پیمانکار می شود. از نظر توپولوژیکی تنها تفاوت بین طراحی MER در شکل ۹-۱۳ و تأسیسات فعلی یک جفت جدید (N1) می باشد. بنابراین این طراحی نقطه شروع امیدوارکننده ای برای توسعه یک طرح نوسازی ارائه می دهد که از نیاز به گرمایش مکمل جلوگیری می کند.
۹-۲-۵- ارزیابی طراحی
در هر مطالعه ای پس از برآورد هزینه و مشخصات طراحی مهندسی، انجام یک چک دقیق تر از عملکرد تجهیزات و کارایی سیستم لازم می شود. با این وجود، در این مرحله از طریق استفاده از مقادیر UA می توان یک برآورد تقریبی از هزینه های مبدل حرارتی به دست آورد. نتایج این برآورد در جدول ۹-۳ نشان داده شده است.
۹-۲-۶- نتیجه گیری
نکات اصلی که در این مطالعه مشخص شده اند عبارتند از:
  1. روش طراحی پینچ شبکه ای ایجاد کرد که طبعاً بهتر از شبکه هایی بود که از روش های قبلی طراحی شبکه مبدل حرارتی حاصل شده بودند.
  2. در مرحله هدف گذاری یک ارزیابی اولیه سریع از حوزه ها و چشم اندازهای تغییرات، و احتمالا مشکلاتی که در حین دست یابی به یک راه حل پیش خواهند آمد، انجام می شود.
  • از روش طراحی شبکه می توان به طور سیستماتیک برای تولید طراحی های “نوسازی” استفاده کرد، حتی در جایی که شبکه مبدل حرارتی پیچیده باشد. این روش یک تعامل سازنده با تجربیات مهندسی ایجاد می کند (یک نمونه از این مورد استفاده از پمپ گردشی در راه حل بهینه می باشد).
 
۹-۳-تأسیسات آروماتیک
۹-۳-۱- مقدمه
کارخانه مورد توجه در این مطالعه بخشی از بزرگترین مجتمع های آروماتیک در اروپا می باشد. این کارخانه در سال ۱۹۶۹ راه اندازی شد و از تکنولوژی های مدرن استفاده می کرد. مطالعه اصلی مجدداً توسط ICI اجرا شده و در اولین نسخه راهنمای کاربر گزارش شد. از آن زمان، این کارخانه سوژه حجم زیادی از تحلیل ها توسط محققین بین المللی بوده است و گاهاً بعنوان یک مورد تست استاندارد برای طراحی شبکه مد نظر قرار گرفته است.  جالب است که نه تنها شبکه بلکه داده های جریان نیز باید در گزارشات آتی مورد بررسی قرار گیرند! داده هایی که در ادامه ارائه شده اند به اطلاعاتی برمیگردند که در راهنمای IChemE ارائه شده و بسیار شبیه جزئیات طرح واقعی می باشد.
۹-۳-۲- توصیف فرآیند
یک نمودار شماتیک از فلوشیت فرآیند در شکل ۹-۱۸ نشان داده شده است. خوراک شامل کسری از نفت؛ حاوی پارافین عمده و پارافین حلقوی (سیکلوپارافین) می باشد، که به محصولی حاوی پارافین و ترکیبات آروماتیک تبدیل شده است. فرآیند را می توان به صورت زیر توصیف کرد، به گونه ای که جریان هایی که استخراج خواهند شد را نشان دهد:
۹-۳-۳- استخراج داده های جریان
استخراج داده های مربوطه به بار حرارتی و دما برای ۱۱ جریان داده شده از فلوشیت بالا کار دشواری نیست. شبکه مبدل حرارتی “مورد پایه” (که در فلوشیت شکل ۹-۱۸ نشان داده شده است) در فرم شبکه ای موجود در شکل ۹-۱۹ ارائه شده است. این شبکه تمام مبدل های حرارتی، گرمکن ها و خنک کننده ای فلوشیت به همراه بارهای حرارتی و دماهای جریان مربوطه (بر حسب  ) را نشان میدهد. بارهای حرارتی در داده های اصلی بر حسب هزار کالری- تن در هر ساعت (ttc/h) ارائه شده اند و در همین واحدها باقی مانده اند. برای انجام هر گونه تحلیل پینج می توان از هر واحد دیگری، به شرط این که با مسئله سازگاری داشته باشد، استفاده کرد (ttc/h ۱ حرارت لازم برای گرم کردن ۱ تن آب تا  ۱ می باشد، که معادل kJ ۴.۱۸ می باشد.
۹-۳-۴- هدف گذاری انرژی
کمترین دمای راهکار مشاهده شده در مبدل های حرارتی  ۱۰ است، که در انتهای گرم مبدل B قرار دارد. بنابراین، از مقدار  ۱۰ به عنوان برآورد اولیه برای  استفاده شد. با این وجود، باید توجه داشت که  در سایر جفت ها از  ۱۹ (جفت F) تا دمای ۱۲۸ (جفت G) تغییر می کند. بنابراین، با استفاده از  ۱۰=  می توان انتظار داشت که انرژی کمتری حاصل شود، اما در عوض سطح مساحت بیشتری نسبت به شبکه موجود حاصل خواهد.
۹-۳-۵- طراحی یک شبکه MER
با معلوم بودن دمای پینچ ۱۴۵ (دمای افزایش یافته برای جریان های گرم  ۱۵۰ و برای جریان های سرد  ۱۴۰ است)، شناسایی مجموعه های جریان برای “بالای پینج” (شکل های ۹-۲۲ و ۹-۲۳) کار ساده ای خواهد بود. پینج از جریان ۴ که در دمای ۱۴۰ با نرخ جریان ظرفیت حرارتی نسبتا بالایی که معادل ttc/h ۰.۲ است، شروع می شود، به وجود می آید.
۹-۳-۵-۱- فرای پینچ
از جدول ۹-۶ می توان دید که جریان های گرم ۲، ۶ و ۹ هر کدام باید تا دمای  ۱۵۰، با یکی از چهار جریان سرد در پینچ (۱،۳،۴یا ۸) سرد شوند. برای حصول ویژگیهای امکان پذیر دمایی در هر یک از این جفت ها باید  بدست آید و می توان دید که حصول چنین امری بسیار دشوار است. به طور ایده آل جریان ۲ باید با جریان ۴ و جریان ۹ با جریان ۱۱ جفت شوند. با این وجود، جریان ۶ به یک اسپلیت نیاز دارد و نه تنها باید با جریان های ۳ و ۸ جفت شود بلکه باید با یک اسپلیت جریان  ۴ نیز جفت داده شود. طبعا این امر ایده آل نیست.
۹-۳-۵-۲- فروی پینچ
جریان های ۱،۳ و ۸ در شکل ۹-۲۳ باید توسط مبدل فرآیند تا دمای ۱۴۰ گرم شوند. جدول ۹-۶ نشان می دهد که هیچ گونه اسپلیت جریان  لازم نیست و در واقع در انتخاب جفت های جریان انعطاف پذیری خاصی وجود دارد. جفت های موجود B (۲ در مقابل ۳) و G (۹ در مقابل ۸) (که در بالای پینچ هم استفاده شدند) مشهود هستند، و از جمله انتخاب های عملی برای طراحی اند، و نیز نیاز به یک جفت ثانویه جدید بین جریان ۱ و ۶ همچنان پا برجاست.
۹-۳-۵-۳- تکمیل طراحی و ریلکسشن انرژی
در این مرحله در مساله، با تولید جداگانه طراحی بالا و پایین پینچ، یک ارزیابی دقیق در مورد امکان سنجی اسپلیت جریان  و افزایش مساحت سطح واحدهای موجود انجام شد. تصمیم بر آن شد که تفکیک جریان جذابیت نخواهد داشت و طراحی از طریق وارد کردن انرژی بیشتر ریلکس شد. جدا از حذف اسپلیت های جریان، هدف این ریلکسشن افزایش  (و کاهش مساحت سطح مورد نیاز در کل) و ادغام جفت های تکراری B و G می باشد.
۹-۳-۶- طراحی شبکه بر اساس قالب موجود
برای موقعیتی مانند این که در آن یک شبکه مبدل حرارتی موجود وجود دارد، روشی برای طراحی راهکار جایگزین وجود دارد. این روش شامل بررسی طراحی موجود، شناسایی پارامترهای نقض کننده پینچ و بررسی روش های حذف آن ها تا حد امکان ساده و ارزان می باشد. در موقعیت فعلی جذابیت های خاصی وجود دارد، که ممنوعیت در تفکیک جریان بدین معنی است که هر شبکه عملی ای اصولاً متفاوت از شبکه MER است.
۹-۳-۷- بررسی طراحی فرآیند عملی
تحلیل عملی می تواند انگیزه ای برای استخراج راه حل های جدید یا تجهیزات نوین ارائه کند. دو مثال از این تأسیسات خاص بر می آید.
۹-۳-۸- سایر بررسی ها
تأسیسات آروماتیک در سالهای اخیر هدف مطالعات متعددی قرار گرفته است و روش های مختلفی برای شبکه اختصاص داده شده است (هرچند هیچ کدام تغییر فرآیندی که توصیف شده را در نظر نگرفته اند). احمد و لینهاف[۱] (۱۹۸۹) یک ارزیابی اقتصادی بر کارخانه انجام دادند و نتیجه گرفتند که  بهینه به مقدار برآورد اصلی،  ۱۰، بسیار نزدیک بود. این امر به خاطر جریان های بسیار پر جرم و هزینه های انرژی مطلق بود.
[۱] Ahmad and Linhaff
۹-۳-۹- هدف گذاری و طراحی با داده های جریان جایگزین
قبلا بیان شد که انتخاب متفاوت جریان ها در حین استخراج داده ها منجر به ارائه مقادیر هدف و شبکه های متفاوت خواهد شد. اکنون خواهیم دید که این کار چه تاثیری خواهد داشت. بارهای حرارتی که در دماهایی که در ادامه مطرح شده اند بهترین برآوردها هستند؛ چرا که اطلاعات کامل برای این بخش از کارخانه در دسترس نیست.
۹-۳-۱۰- نتیجه گیری
در کل، برنامه فازی ذخیره انرژی با فاز II “ریلکس شده” و تغییر فرآیند نصب شده منجر به صرفه جویی بیش از ۱ میلیون دلار با دوره بازگشت سرمایه زیر یک سال می شود.
بهبودهای بعدی در تکنیک ها نشان داده است که بخشی از استخراج داده ها و هدف گذاری را می توان پالایش کرد. این کار می تواند به طور چشم گیری بهترین طراحی شبکه برای یک تأسیسات جدید را تغییر دهد. حتی کارهای ساده ای مثل تغییر در ترتیب دو مبدل در یک جریان  می تواند بهره زیادی در بازیابی انرژی حاصل کند. با این وجود، با احترام زیادی که برای مهندسین ICI قائل هستیم، اما ایشان طی بیش از ۲۰ سال تحقیقات دانشگاهی گسترده بر روی این مطالعه موردی هنوز نتوانسته اند یک طراحی بهبود که در عمل به مراتب بهتر از طراحی ای که نهایتا نصب کرده اند عمل کند، را به اثبات برسانند.
۹-۴- تأسیسات خشک کن/ اواپراتور
این مطالعه مربوط به گزارشی است که در یک کارخانه فرآوری مواد غذایی انجام شده است. پس از اولین مرحله فرآوری، محصول به حالت محلول مایع رقیق به یک بخش میعان و خشک کن وارد می شود. بخش آخر (خشک کن)، شامل تجهیزات عملکرد پیوسته مدرن می باشد، اما فرآوری مرحله اول تجهیزات گروهی ناکارآمد و کهنه ای دارد. تصمیم بر آن شد که ” بالا تا پایین” فرآیند به کلی بازسازی شوند و در نتیجه این فرصت به وجود آمد که یک مطالعه بر روی مصرف انرژی انجام شود تا بررسی شود که آیا می توان در زمانی که کارخانه خاموش می شود با اعمال هرگونه تغییر در سخت افزار راندمان کل سیستم افزایش داد یا خیر.
۹-۴-۱- توصیف فرآیند
بخش عملکرد پیوسته اواپراتور/ خشک کن در شکل ۹-۳۲ نشان داده شده است. ورودی نفت خام از طریق افزودن آب گرم استخراج می شود. محلول استخراج شده (۴% کل جامدات) به تغذیه تأسیسات عملکرد پیوسته اواپراتور/ خشک کن وارد می شود. اواپراتور بیشتر در مجرا بجای کلندریای[۱] رایج از فلاش تانک  استفاده می کند؛ این موضوع مزایای بالقوه ای در کاهش رسوب در سطوح گرمایش ایجاد می کند، به خصوص در مراحل بعدی که مواد جامد دوغاب بالاست. این کار سه مرحله دارد، اولین دو مرحله بر مبنای اصل “اثر متعدد ” کار می کنند. بخار فلش حاصل از مرحله اول به مرحله دوم رانده می شود. همچنین، مقداری از بخار حاصل از مرحله اول توسط یک اجکتور بخار فشرده می شود تا برای راه اندازی مرحله اول (گرمایش اصولی پمپاژ) مجدداً مورد استفاده قرار گیرد.
[۱] calandria
۹-۴-۲- استخراج داده های جریان
داده های جریان سرد و گرم استخراج شده از فلوشیت موجود در شکل ۹-۳۲ در جدول ۹-۸ ارائه شده است؛ این داده ها به دو بخش سطح کلی اواپراتور خشک کن تقسیم شده اند.
۹-۴-۳- هدف گذاری انرژی
   برای فرآیند موجود در مبدل حرارتی بین چگالش و جریان ورودی ۵٫۵ می باشد. هرچند،  ممکن است برای بعضی از جفت ها فراتر از حد بهینه باشد. به طور خاص، هر جفت که جریان گاز و بخار در سطح خشک کن داشته باشد. به خاطر ضریب انتقال حرارتی پایین در طرف گاز احتمالا به یک  بسیار بزرگتر نیاز خواهد داشت. می توان یک سهم از  بزرگتر، مثلا  ۱۵، به این جریان ها اختصاص داد.
۹-۴-۴- استراتژی پمپاژ حرارت
اولین نکته ای که در مورد GCC نشان داده شده در شکل ۹-۳۴ باید به آن توجه کرد این است که عمده تغییرات در سیستم تغییر در بار حرارتی “نهان” و  “شبه نهان” زیاد می باشند. پینچ خیلی تیز است و این موضوع نشان می دهد که ممکن است امکان پمپاژ حرارت وجود داشته باشد؛ این پمپاژ حرارت می تواند به عنوان مثال از طریق بازفشردگی حرارتی یا مکانیکی بخار در سراسر هر کدام از افکت های اواپراتور انجام شود (بخش ۵-۳-۱ انواع مختلف پمپ حرارتی را توصیف می کند).
۹-۴-۵- تحلیل تغییر فرآیند
پرسش مشخص در یک سیستم اواپراتور، که بارهای حرارتی نهان غالب دارد این است که آیا افکت ها نسبت به فرآیند پس زمینه به خوبی قرار گرفته اند یا خیر.  بنابراین، GCC را تفکیک می کنیم و به سایر ناحیه اثر اواپراتور تقسیم می کنیم. نمودار اثر های ۱ و ۳ جعبه های مستطیلی هستند، در حالی که افکت ۳، در جایی که حرارت محسوس در نظر گرفته می شود و بخار از طریق فلش تولید می شود و به صورت یک مثلث کمی منحرف ترسیم می شود. همچنین یک بار حرارتی نامتعادل کوچک نیز افکت های ۱ و ۲ وجود دارد، که در فرآیند پس زمینه نادیده گرفته شده است.
۹-۴-۶- انتخاب طرح نهایی
اکنون حداقل ۴ طرح داریم که باید از بین آنها انتخاب کنیم:
  • سیستم پمپاژ حرارت از بخار فلاش ۲ و ۳ را نصب کنید تا بخار کم فشاری که برای گرمایش فلاش ۲ و بخشی از وظایف گرمایش خشک کن حاصل شود؛ از حرارت ناشی از بخار فلاش ۲ برای سایر وظایف گرمایشی خشک کن استفاده کنید: تا kW
۹-۴-۷- نتیجه گیری
نتیجه گیری های حاصل از این مطالعه عبارت اند از:
  • مفاهیم و تکنیک های تحلیل پینچ فقط مخصوص تأسیسات بزرگ در صنعت شیمیایی انبوه نیست. بلکه می توان از آن ها نتایج شگفت انگیزی در مورد کاربردهایی با مقیاس بسیار کوچکتر بدست آورد.
  • تغییرات فرآیند می تواند منجر به ذخیره سازی بیشتری نسبت به توسعه شبکه های مبدل حرارتی شود (مخصوصاً در تأسیسات ساده کوچک). این روش تحلیل از طریق کاربرد سیستماتیک اصول ترمودینامیک درک کاملی از مسئله به کاربر می دهد.
  • پمپاژ حرارت می تواند با ارزش باشد، اما هم نوع و هم مکان پمپ حرارتی باید بر اساس بارهای حرارتی فرآیند که GCC نشان داده شده است انتخاب شود.
۹-۵- مجتمع تولیدی مواد شیمیایی آلی
۹-۵-۱- توصیف فرآیند و هدف گذاری
این یک مطالعه نسبتاً ساده است که در برگیرنده مثالی از منافع یکپارچه سازی حرارت بین فرآیندهای مجزا می باشد. این مطالعه توسط کلایتون[۱] (۱۹۸۸) گزارش شده است. تشکیل تعادل جرم و حرارت و روش های استخراج داده های جریان در این مطالعه توصیف شده اند. تمام بارهای حرارتی در واحدهای حرارتی دلخواه گزارش شدند. مجتمع مورد مطالعه در این جا سه واحد تأسیسات مجزا داشت، که هر کدام دماهای پینچ متفاوتی داشتند. فرصت های نسبتاً کمی برای بازیابی حرارت در هر کدام از تأسیسات وجود داشت. مقادیر هدف در بهترین حالت ۱۰% پایین تر از مصرف کنونی انرژی است. به عنوان مثال، تأسیسات TAF چندین ستون تقطیر دارد، که تماماً در سراسر پینچ کار می کند، اما به خاطر حساسیت به حرارت و ویسکوزیته بالای محصولات امکان افزایش فشار و دمای هیچ کدام از این ستون ها تا حدی که بتواند حرارت را از یکی به دیگری انتقال دهد وجود نداشت.
[۱] Clayton
۹-۵-۲- اجرای عملی
صرفه جویی بالقوه در طرح روشن است، اما چگونه می تواند به دست بیاید؟ واحدهای TAP و ETP یک چهارم مایل از هم فاصله دارند و لوله کشی جریان ها از یک مکان به مکان دیگر برای دست یابی به تبادل حرارت مستقیم کاملاً غیر اقتصادی خواهد بود. علاوه بر این، اجبار هر دو واحد تأسیسات به عملکرد همزمان در تمام اوقات نیز نامطلوب خواهد بود.
۹-۵-۳- نتیجه گیری
  • هدف گذاری ناحیه ای یک تکنیک با ارزش برای استخراج صرفه جویی انرژی بالقوه از اتصال دو یا چند واحد تأسیسات با یکدیگر می باشد- یکپارچه سازی صحیح فرآیندها!
  • می توانیم از خطوط اصلی بخار مجتمع برای بازیابی حرارت بین تأسیسات در مکان های مختلف استفاده کنیم؛ این روش یک راهکار جایگزین برای تبادل حرارت مستقیم در مسیرهای لوله کشی طولانی می باشد.
۹-۶- مجتمع بیمارستانی
در این مطالعه موردی دو مشخصه جالب وجود دارد (این مطالعه توسط کمپ[۱] (۱۹۹۰) گزارش شده است). این مطالعه اولاً تحلیل پینچ که بر روی یک کارخانه غیر فرآیند (گروهی از ساختمان ها) اجرا شده است را نشان می دهد. ثانیاً، تحلیل وابسته به زمان (همانطور که برای فرآیندهای گروهی استفاده شده است) را در عمل تشریح می کند.
۹-۶-۱- توصیف مجتمع و استخراج داده های جریان
تقاضاهای عمده انرژی برای گرمایش فضا (سیستم های گرمایش مرکزی آبی)، سیستم های هوا (گرم کردن در زمستان، تهویه هوا در تابستان)، تأمین کننده های عمومی آب گرم و سایر استفاده های متفرقه، از جمله خشکشویی بیمارستان و زباله سوز. بارهای حرارتی با میزان تصرف و شرایط خارجی طی یک چرخه ۲۴ ساعته تغییر می کند.
[۱] Kemp
۹-۶-۲- هدف گذاری با استفاده از فواصل زمانی
روز به چند فاصله زمانی تقسیم می شود. زمان های مرزی ۰۲۰۰،۰۵۳۰، ۰۶۰۰، ۰۷۰۰، ۰۹۰۰، ۱۶۳۰ و ۱۸۰۰ هستند. مقادیر هدف برای هر فاصله زمانی را می توان با استفاده از مدل برش زمانی به طور جداگانه محاسبه کرد. شکل های ۹-۴۵ و ۹-۴۶ نشان میدهند که مقادیر هدف چگونه با مصرف فعلی در موارد تابستان و زمستان مقایسه می شوند. مقادیر با هم برابرند به جز در دوره ای که زباله سوز در حال کار است، که در این حالت kW ۶۵۰ حرارت می تواند از گازهای خروجی آن بازیابی شود.
۹-۶-۳- راههای ممکن برای زمان بندی مجدد
از زمان بندی مجدد می توان نه تنها برای جایگزینی ذخیره حرارت، بلکه برای تغییر دوره های تقاضای بالای یوتیلیتی استفاده کرد. دو روش وجود دارد که می توان حالت ناپایدار تقاضا را  از بین برد:
۹-۶-۴- روشهای ممکن برای تغییر فرآیند
شکل ۹-۴۷ GCC برای فاصله ۰۷۰۰-۰۹۰۰ را نشان میدهد، در این فاصله الزامات یوتیلیتی گرم در حداکثر مقدار خود قرار دارد؛ kW ۲۵۳۴. در این مرحله هیچ گونه زمان بندی مجددی در نظر گرفته نشده است.
۹-۶-۵- فرصت هایی برای حرارت و توان ترکیبی
GCC، شکل ۹-۴۷، نشان می دهد که حرارت در چهار محدوده دمایی متفاوت مورد نیاز است؛  ۱۶۰-۱۷۰ برای جریان ناشی از خشکشویی و اتوکلاو ها،  ۸۰-۸۵ برای مدارهای آبی گرمایش فضا،  ۱۰-۷۰ برای آب گرم مصرفی و  ۱۰-۴۰ برای تأمین هوای گرمایش. از بین سه نوع اصلی سیستم های ترکیبی توان و حرارت (CHP)، موتورهای رفت و برگشتی/ پیستونی دیزلی (یا گازی) و در موقعی که پینچ در نزدیک دمای محیط باشد مزایای زیادی برای اکثر ساختمان های موجود در این بیمارستان دارد:
۹-۶-۶ نتیجه گیری
تکنیک های یکپارچه سازی فرآیند فقط مختص تأسیسات فرآیندی نیستند، بلکه در بسیاری از موقعیت های دیگر نیز با ارزش خواهند بود. در این مجتمع فرض شده است که حوزه کوچکی برای صرفه جویی در انرژی وجود دارد و این که تنها راه ممکن تبادل حرارت بین هوای خروجی و جریان هوای تازه خواهد بود. در واقع، یکپارچه سازی فرآیند نشان داد که این کار یک گزینه نسبتاً غیر مهم و غیر اقتصادی می باشد. تحلیل آبشاری اطلاعات زیر را ارائه می دهد:
۹-۷- نتیجه گیری
پنج مطالعه موردی فوق نشان دادند که تحلیل پینچ می تواند در طیف گسترده ای از موقعیت ها سودمند باشد. این تکنیک ها محدود به فرآیندهای پیوسته بزرگ (یا حتی اصلاً به فرآیند) نیستند. صرفه جویی تنها از پروژه های بازیابی حرارت مرسوم حاصل نمی شود، بلکه از بهبود های فرآیند که از این تحلیل ها حاصل می شوند نیز به دست می آید. زمان های دوره بازگشت سرمایه به طور قابل توجهی تغییر می کند، اما پروژه ها را می توان هم به عنوان پس انداز کوتاه مدت و هم به عنوان پروژه سرمایه گذاری بلند مدت انتخاب کرد- و به یاد داشته باشید که از آن جا که هزینه انرژی یک هزینه مستقیم است، و صرفه جویی مالی مستقیماً به عنوان یک افزایش تک به تک در سود و حاشیه ناخالصی ظاهر می شود، لذا ۱ یورو صرفه جویی در انرژی می تواند معادل ۵ یورو از فروش اضافی با هزینه مربوطه ارزش داشته باشد. همکاری نزدیک با مدیران و کارکنان کارخانه بخش مهمی از یک مطالعه می باشد؛ ایشان هستند که داده های اولیه را فراهم می کنند، دید با ارزشی از جنبه های عملی کار ارائه می دهند، و افرادی هستند که در واقع طراح نهایی را اجرا می کنند که صرفه جویی های پیش بینی شده حاصل گردد. در بسیاری از موارد دیدگاه هایی که از پرسنل کارخانه گرفته می شود از جمله با ارزش ترین منافع تحلیل هستند، هر چند چنین مواردی نامحسوس می باشند.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
تماس با ما

اکنون آفلاین هستیم، اما امکان ارسال ایمیل وجود دارد.

به سیستم پشتیبانی سایت ایران ترجمه خوش آمدید.