الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۸۱
کد مقاله
IND81
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند: فصل ۱٫ مقدمه
نام انگلیسی
Pinch Analysis and Process Integration: 1. Introduction
تعداد صفحه به فارسی
۳۰
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۶
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; B. Linnhoff, D.W. Townsend, D. Boland, G.F. Hewitt,B.E.A. Thomas, A.R. Guy and R.H. Marsland; Elsevier
کشور
ایالات متحده
کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
فصل ۱٫ مقدمه
۱-۱ تحلیل پینچ چیست؟
شکل ۱٫ ۱(a) طرح کلی یک نمودار جریان[۱] را نشان می دهد که یک طرح مرسوم برای بخش های پیشرو[۲] مرتبط با فرایندهای مواد شیمیایی خاص[۳] را ارائه می دهد. در این مبحث از شش واحد انتقال حرارت (گرم کننده ها[۴]، خنک کننده ها[۵] و مبدل ها[۶]) استفاده می شود و ۱،۷۲۲ کیلووات انرژی برای گرم کردن و ۶۵۴ کیلووات برای خنک کردن مورد نیاز است. شکل ۱٫ ۱(b) یک طرح جایگزین را نشان می دهد که توسط Linnhoff و همکاران (۱۹۷۹)، با استفاده از فنون تحلیل پینچ (و سپس فنون جدیدتر) برای هدف گذاری انرژی[۷] و یکپارچه سازی شبکه[۸] بوجود آمد. این طرح جایگزین تنها از چهار واحد انتقال حرارت استفاده می کند و با کاهش ۴۰ درصدی بار حرارتی یوتیلیتی، باعث عدم نیاز به خنک سازی می شود. این طرح به اندازه طرح سنتی امن و عملی بوده و قطعا از آن بهتر است.
مقدمه – کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
چنین نتایجی تحلیل پینچ را به “مبحث داغی” پس از معرفی آن تبدیل نمود. فواید این روش از بهبود یکپارچگی فرایندها حاصل شده که اغلب باعث بوجود آمدن شبکه های بازیابی حرارتی ساده تر و ظریف تر، بدون نیاز به فناوری پیشرفته برای عملیات واحد[۹] می شود.
دو مشکل در طراحی مهندسی فرایند های شیمیایی وجود دارد. مشکل نخست مربوط به طراحی عملیات واحد و مشکل دوم مربوط به طراحی کل سیستم ها است. این کتاب به بررسی مشکل سیستم، و به طور خاص طراحی نمودار جریان فرایند، برای به حداقل رساندن مصرف انرژی می پردازد.
اولین مفهوم کلیدی در تحلیل پینچ تعیین اهداف انرژی[۱۰] می باشد. “اهداف” کاهش انرژی، بخش مهمی از برنامه های نظارت بر انرژی در طول سال های زیادی را شامل شده اند. به طور معمول, ۱۰ درصد کاهش سالیانه انرژی مصرفی مجموعه مورد نیاز است. با این وجود، همانند “اهداف بهره وری” در صنعت و مدیریت، این عدد قراردادی است. کاهش ۱۰ درصدی در یک مجموعه که به صورت نامناسب طراحی و اداره می شود ممکن است بسیار آسان باشد، زیرا در چنین موقعیت هایی فرصت های زیادی برای ذخیره انرژی وجود دارد و بهتر است اهداف بسیار بزرگتر انتخاب شوند. با این وجود، در یک مجموعه “مناسب”(از نظر طراحی و اداره) که در طی سال ها بهبود متعدد در آن صورت گرفته است، کاهش ۱۰ درصدی انرژی ممکن است غیر ممکن باشد. اگرچه، از قضا این مدیر مجموعه دوم است که بدلیل عدم دستیابی به اهداف، مورد سرزنش قرار می گیرد!
اهداف بدست آمده از تحلیل پینچ متفاوت هستند. این اهداف کاملا ترمودینامیکی بوده و در صورت طراحی صحیح و مناسبِ بازیابی حرارتی، سیستم های گرم کننده و سرد کننده، ظرفیت ذاتی فرایند را نشان می دهند. در مورد نمودار جریان نشان داده شده در شکل ۱٫ ۱، فرایند هدف گذاری نشان می دهد که تنها ۱۰۶۸ کیلووات حرارت خارجی مورد نیاز بوده و به هیچ گونه خنک سازی بیرونی احتیاج نیست. این موضوع باعث می شود تا به دنبال یک شبکه تبادل حرارتی باشیم که بتواند به این اهداف دست پیدا کند.
مقدمه – کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
۱-۲٫ تاریخچه و تجربه صنعتی
سوال بعدی این است که آیا این اهداف در کار صنعتی واقعی قابل دست یابی هستند؟ یا تنها محدود به مطالعات نظری مقالات می باشند؟
فنون تحلیل پینچ برای طراحی شبکه های یکپارچه که در این راهنما ارائه شده اند و در اصل از سال ۱۹۷۰ به بعد در انستیتو تکنولوژی فدرال زوریخ و دانشگاه لیدز بوجود آمدند. صنایع شیمیایی امپریال (ICI plc) این فنون امیدوار کننده را مشاهده، و تیم هایی پژوهشی و کاربردی برای توسعه و اکتشاف آن ها منصوب نمود.
در آن زمان،ICI با چالشی در زمینه تقطیر نفت خوام مواجه شد و به توسعه ۲۰ درصدی نیاز داشت . چنین گسترشی باعث افزایش مصرف انرژی به همان اندازه می شد. تنها راه پیش رو ساخت یک کوره حرارتی دیگر بود. اما این انتخاب نه تنها خرج زیادی داشت، بلکه فضای کافی در مجموعه برای ساخت آن وجود نداشت. این کوره در صورت ساخت باید در سوی دیگر جاده پررفت وآمد ساخته می شد و توسط لوله به مجموعه وصل می شد. این راهکار دارای مشکل عملیاتی آشکار و مسائل مربوط به ایمنی است. پس از ۱۱ ساعت، تیم های فرایند یکپارچه سازی فراخوانده شدند تا شاید بتوانند راه حل بهتری ارائه کنند.
در زمان کوتاهی، تیم اهداف را محاسبه کرده و نشان داده بود که فرایند می تواند با مصرف انرژی بسیار کمتری انجام شود. حتی با وجود توسعه ۲۰ درصدی، اهداف محاسبه شده کم تر از میزان انرژی مصرفی فعلی بودند! علاوه بر این، آن ها به سرعت یک طرح عملی از شبکه مبدل های حرارتی برای رسیدن به این هدف ارائه کردند. در نتیجه این اقدام، سالانه بیش از یک میلیون پوند ذخیره و از هزینه سرمایه ای[۱۱] کوره جدید و مشکلات همراه با آن اجتناب شد. اگرچه به مبدل های حرارتی جدید نیاز بود، اما هزینه لازم برای آن ها کم تر از طرح اولیه بود، بنابراین هم هزینه سرمایه ای و هم هزینه اداره[۱۲] کاهش یافته بود. جزئیات کامل این پروژه به عنوان یکی از اولین نمونه های مورد مطالعه در فصل ۹ داده شده است (بخش ۹٫ ۲).
مقدمه – کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
۱-۳٫ چرایی قابلیت استفاده از تحلیل پینچ؟
افراد شکاک ممکن است این پرسش را مطرح کنند؛ چرا باید از روش هایی که سال ها طراحی دقیق و یادگیری نسل های متعددی از مهندسان شایسته در پس آن نهفته است فاصله گرفته و از این روش ها استفاده کرد؟ دلیل این کار این است که برای دستیابی به بهینگی[۱] در اکثر موارد، به بینش خاصی نیاز است که نه به صورت شهودی[۲] بدست می آید و نه از عقل سلیم[۳] حاصل می شود.
بگذارید اول مسئله را به این نحو ساده کنیم که ما نیازمند یک آرایش بازیابی حرارت هستیم که بیشترین حرارت ممکن را بازیابی کرده و نیاز به خنک کننده و گرم کننده بیرونی را به حداقل برساند. در نگاه اول، در مسئله ای که از متشکل از تنها چهار جریان فرایند می باشد،این امر کار ساده ای به نظر می رسد. خواننده کتاب ممکن است به فکر حل یک مساله ساده بیفتد که متشکل از چهار جریان فرایند می باشد(دو جریان گرم و دو جریان سرد)،مشابه فرایندی که آن را در مثال شکل ۱٫ ۱مشاهده کردیم و داده های مربوط به آن را در جدول ۱٫ ۱ دیدیم. تفاوت دمای بین جریان سرد و گرمِ (Δ ) مبادله کننده ها[۴] ممکن است کم تر از ۱۰ درجه سلسیوس نباشد. بخار که به اندازه کافی گرم است و آب خنک کننده که به اندازه کافی سرد است برای گرم کردن یا خنک سازی مورد نیاز در دسترس می باشد. پس از آزمودن این مثال، خواننده احتمالا متوجه خواهد شد که این مسئله کوچکی نیست. مسلما ایجاد یک نوع سیستم ساده بازیابی حرارت کار ساده ای است، اما چگونه می توان فهمید که این سیستم اصلا بهینه است؟ آیا به جستجو برای راه حل های بهتر ادامه می دهید ؟و اگر جوابتان مثبت است، چگونه؟ با این حال، اگر قبل از شروع کار، اهداف انرژیِ مسئله و حداقل تعداد مبدل گرمایی لازم را بدانید، در این صورت انگیزه مضاعفی برای بهبود در اولین تلاش ها خواهید داشت. در صورتی که اطلاعات کلیدی مربوط به مقید[۵] ترین نقاط شبکه( که باید طرح را از آن شروع کنید) را در اختیار داشته باشید، راه دستیابی به اهداف برای شما مشخص می شود. ما به مجموع داده ها[۶]ی این مثال در فصل ۲ و سراسر راهنما باز خواهیم گشت. ارزش رویکرد مبتنی بر پینچ زمانی مشخص می شود که یک سیستم بازیابی حرارت متعارف که در فصل ۲ ارائه شده است، از قابلیت تبادل حرارتی مطلوبی برخوردار نبوده و این قابلیت به کمتر از ۱۰ درصد رسیده و زمان محاسبه هدف یوتیلیتی گرم آن فراتر از دو و نیم برابر می باشد.
مقدمه – کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
۱-۴٫ مفهوم سنتز فرایند
“ولی تحلیل پینچ فقط برای شبکه های تبادل گرما است، درسته؟” این یکی از پاسخ های رایج افرادی است که درباره این فنون در گذشته چیزی به گوششان خورده است. در این سوال یک سوال ضمنی نیز نهفته است؛ “مگر این روش فقط قابل کاربرد در پالایشگاه های نفت و کارخانه های بزرگ شیمیایی نیست؟ و شاید به درد فرایند من نمیخورد”.
۱-۵٫ نقش ترمودینامیک در طراحی فرایند.
۱-۵-۱٫ چگونگی کاربرد عملی ترمودینامیک
اکثر ما که در زمینه طراحی مهندسی مشغول هستیم، خاطرات تلخی از ترمودینامیک (دما پویایی) در دوران دانشجویی به یاد داریم. یا آن را درک نمی کردیم، یا امید خود را نسبت به درک آن در آینده از دست داده بودیم و ترس روزهای امتحان آن را با وحشت به یاد می اوریم. متناوبا، ما در زمره افراد معدودی قرار داشتیم که حافظه تصویریشان به آن ها اجازه تکرار و تصریح تعریف واژه انتروپی[۱] را می داد. انرژی آزاد گیپس و تمامی معادلات دیفرانسیلی مربوط به آن را از این طریق، به صورت تمام و کمال به یاد داریم، بدون آنکه واقعا آن ها را درک کرده باشیم. پس از آن، همیشه چنین سوالاتی را از خود میپرسیدیم:” این مسائل به چه دردی میخوره؟” “من باهاشون چیکار کنم؟”. در بهترین حالت، به نظر می رسید دانش دماپویایی(ترمودینامیک) علم جذابی باشد که کاربردی واقعی ندارد.
تحلیل پینچ برپایه دانش دماپویایی صریح قرار دارد و از آن به صورت عملی استفاده می کند. با این وجود، رویکرد اتخاذ شده اکثرا غیر ریاضی می باشد. اگرچه دانش دماپویایی (کلاسیک) ممکن است به طور کامل توسعه یافته باشد، ما باید آن را در بافت طراحی عملی و عملکرد در دنیایی واقعی بکار گیریم. این موضوع هدف فصل متعاقب می باشد. ما به منظور دستیابی به کاهش مصرف انرژی و سایر فواید فرایند، بین اتلافات دماپویایی “اجتناب ناپذیر” و “اجتناب پذیر” و اهداف عملکردی “عملی” و “ایده آل” تمایز قایل می شویم.
مقدمه – کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
۱-۵-۲٫ هزینه سرمایه ای و انرژی
گاها باور بر این است که بازیابی انرژی تنها در صورتی مهم است که هزینه های انرژی بالا و هزینه سرمایه ای اندک باشد. برای مثال، مورد شکل ۱٫ ۶ را در نظر بگیرید. این شکل یک شبکه تبادل گرما را نشان می دهد که از نظر بسیاری از افراد برای موقعیتی که انرژی ارزان و هزینه سرمایه ای بالا است، مناسب به نظر می رسد. هیچ فرایند بازیابیِ گرمایی وجود ندارد –فقط استفاده یوتیلیتی[۲]. درست برعکس، شکل ۱٫ ۷ شبکه ای را نشان می دهد که ممکن است برای زمانی که انرژی گران است، مناسب به نظر برسد. در این شبکه، از بیشترین بازیابی گرمایی ممکن استفاده شده است و بازیابی گرمایی نسبت به استفاده یوتیلیتی ارجحیت داشته است. فرض ضمنی این است که بازیابی گرمایی(به جای استفاده یوتیلیتی) باعث ذخیره انرژی می شود اما هزینه سرمایه ای بیشتری دارد.
مقدمه – کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
۶ آموختن و بکار بستن فنون
این کتاب، همانند راهنمای کاربر اصلی به صورت یک خود آموز نوشته شده است. مطالعه فصل های ۲ تا ۷،حل نمونه مسائل و خواندن رئوس مطالبِ مطالعات موردی نیاز به حدود ۱ تا ۲ هفته تلاش مناسب دارد. بعد از آن، خواننده قادر به حل مسائل خود بوده و می تواند شبکه های بازیابی انرژی بهتری را ایجاد کند.
با این حال، احتیاط شرط عقل است. همانند اکثر فنونی که بر اساس مفاهیم و نه قوانین بنا شده اند، فنون معرفی شده در این کتاب نیازمند درک مناسب و مقداری انعطاف پذیری خلاقانه از جانب خواننده می باشد. بدن رعایت این نکات، خواننده قادر به استفاده از عمومیت و انعطاف مطرح شده توسط این فنون نخواهد بود. به هر دو نوع تفکر، یعنی تفکر نظام مند و تفکر جانبی نیاز است. داشتن اطلاعات مختصری در مورد استدلال اقتضایی لازم برای اعمال فنون به برخی پروژه ها، در فصل ۸ و ۹ کتاب گنجانده شده است. این فصل ها کاربرد عملی و مطالعات موردی را تشریح می کنند.
هدف این کتاب این است که خلاصه ای از مفید ترین فنون را برای کاربرد عملی به کاربر ارائه کند و طبیعتا نمی تواند تمامی پالایش ها و نکات ظریف کشف شده در ۳۰ سال اخیر را پوشش دهد. به خوانندگانی که علاقمند به گسترش دانش خود در زمینه روش ها هستند توصیه می شود تا مقالات پژوهشی مفصلِ موجود در بخش منابع[۱] را مطالعه کنند. علاوه بر این، دوره های کوتاه (مانند دوره هایی که سال هاست توسط دانشگاه منچستر می شود و قبلا UMIST برگزار می شد) به درک عمیق تر و فهم نکات و پیچیدگی های خاصِ کاربرد های عملی این فنون کمک شایانی خواهد کرد.
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.
