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: 150000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۸۳
کد مقاله
IND83
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 ۳٫ استخراج داده ها و هدف گذاری انرژی
نام انگلیسی
Pinch Analysis and Process Integration: 3. Data extraction and energy targeting
تعداد صفحه به فارسی
۱۴۹
تعداد صفحه به انگلیسی
۶۱
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 ۳٫ استخراج داده ها و هدف گذاری انرژی
۳- استخراج داده ها و هدف گذاری انرژی
این فصل مباحث عملی فرایند هدف گذاری را با عمق بیشتری نسبت به خلاصه مطرح شده در بخش ۳٫ ۲ پوشش می دهد و موارد زیر را بررسی می کند:
ایجاد توازن حرارتی و جرمی و استخراج داده های جریان[۱] (بخش ۳٫ ۱).
سهم هر یک از جریان ها و مشکلات آستانه[۲] (بخش ۳٫ ۳).
هدف گذاری منطقه ای[۶] و هدف گذاری کاهش فشار[۷] (بخش ۳٫ ۵).
هدف گذاری برای تعداد واحد های تجهیزات[۸] (مبدل ها، گرم کننده ها و خنک کننده ها)، منطقه مبدل حرارتی، بدنه ها / پوسته ها[۹] و تله های توپولوژی[۱۰] (بخش ۳٫ ۶).
ابر هدف گذاری[۱۱] برای تغییر هزینه سرمایه ای، هزینه ای اداره و هزینه نهایی با (بخش ۳٫ ۷).
ما همچنین یک مطالعه موردی جدید برای واحد تقطیر آلی را ارایه می کنیم. استخراج داده های جریان در بخش ۳٫ ۲ و هدف گذاری در بخش ۳٫ ۸ پوشش داده شده است.
استخراج داده ها هدف انرژی کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
۱-۳ استخراج داده ها
استخراج داده های جریان از نمودار جریان، بخش خسته کننده و غیر جذاب، اما ضروریِ تحلیل پینچ می باشد. این کار همیشه روشن نیست و برخی مواقع از رویکرد های جایگزین استفاده می شود. اگر از روش نامناسب استفاده شود اهدافی به دست خواهند آمد که با تجهیزات واقعی قابل دستیابی نیستند و یا برعکس، سیستم حاصله آنقدر محدود خواهد بود که تنها شبکه ممکن همان شبکه ای است که شما از قبل در اختیار داشتید!
در این مرحله ما به پوشش جوانب اصلی استخراج داده های جریان به صورت پایه اکتفا می کنیم. در فصل ۸ به جزییات بیشتری در مورد مشکلات عملی که ممکن است در شرایط پیچیده تر با آن مواجه شوید پرداخته خواهد شد. جزییات را می توان در ESDU (1967) نیز یافت.
استخراج داده ها هدف انرژی کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
توازن حرارتی و جرمی
نخستین گام لازم ایجاد توازن حرارتی و جرمی برای تاسیسات است. این امر معمولا چالش سختی است. در تاسیسات فرایند واقعی، مشکل توازن جرم و گرما این است که این توازن به ندرت حاصل می شود! بنابراین داده ها باید به صورت چشم گیری مورد اصلاح قرار بگیرند. در این قسمت سازگاری[۱۲] اهمیت بیشتری از دقت[۱۳] دارد. استفاده از توازنی که دارای مشکلات سازگاری شدید باشد تنها باعث ایجاد مشکل در هنگام تبدیل اهداف به پروژه های طراحی عملی می شود. برای ایجاد توازن حرارتی و وزنی برای یک ساختار[۱۴] جدید، می توان از داده های طرح در مورد نرخ جریان ها[۱۵] و ترکیب ها و داده های پژوهشی در مورد ظرفیت حرارتی ویژه و غیره استفاده نمود. برای تاسیسات موجود، حتی در صورتی که داده های طرح در دسترس باشد، اغلب دارای تفاوت چشم گیری با عملکرد واقعی تاسیسات است. طراحی فرایند علم دقیقی نیست، گذاشت ها[۱۶] و جریان ها معمولا طی راه اندازی جایگزین می شوند تا رفتار پایدار و خروجی مورد نظر حاصل شود. علاوه براین، ترکیب مواد خام ممکن است نسبت به اول کار عوض شود یا در طول زمان تغییر کند، در حالیکه مبدل های حرارتی آلوده می شوند و عملکردشان افت می کند. بنابراین، توازن حرارتی و جرمی جدیدی باید شکل گیرد که نمایانگر عملکرد فعلی بوده و احتمالا دارای سناریوهای متعدد برای خوراک های مختلف یا تمیزکردن قبل و بعد باشد (موارد دارای پایه چند گانه[۱۷]).
استخراج داده ها هدف انرژی کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
۱٫ ۲ استخراج داده های جریان
پس از دستیابی به توازن حرارتی و جرمیِ قابل اتکا، مرحله بعدی استخراج جریان های داغ وخنک به شکل مورد نیاز برای تحلیل پینچ می باشد.
یک معیار بارز برای یک جریان این است که بار حرارتی آن تغییر کند، اما ترکیب آن ثابت بماند. بنابراین جریان مایعی که از داخل مبدل حرارتی می گذرد، یا یک مایع تک جزیی[۱] که در حال تبخیر است، و یا مخلوطی که بدون جداسازی اجزا در حال سرد شدن می باشد، همگی می توانند به عنوان جریان در نظر گرفته شوند. برعکس، جریان مایعی که در داخل برج جذب یا غبارگیر جریان دارد، یا مخلوطی که در حال واکنش است، یا جریان موجود در برج تقطیر که از جداسازی یک جز فرار[۲] حاصل شده است، نباید به عنوان یک جریان تک در نظر گرفته شوند. روش های بهتری در فصل ۶ آورده شده است.
داده های جریانِ مورد نیاز عبارتند از بازه دمایی ( )، نوع جریان (داغ یا خنک) و یا نرخ جریان ظرفیت حرارتی (KW/K) یا بار حرارتی جریان( ) . موارد آخر را می توان از چندین روش بدست آورد.
الگوریتم های تحلیل پینچ در ابتدا به صورت نرخ جریان ظرفیت حرارتی CP بیان می شدند. با این حال، در اکثر موارد عملی استفاده از بارهای حرارتی به صورت kW راحت تر از نرخ جریان ظرفیت حرارتی به صورت kW/K است. (برای مجموعه واحد های جایگزین به بخش ۸٫ ۴٫ ۵ مراجعه کنید). برای یک جریان مخلوط مایع در تاسیسات موجود، ظرفیت حرارتی ویژه ممکن است معلوم نباشد، در حالیکه بار حرارتی را می توان به آسانی و از طریق بارهای مشخص شده توسط مبدل های حرارتی در دمای های مشخص بدست آورد. محاسبه معکوس CP با استفاده از این داده ها آسان است. با این وجود، دو تله احتمالی وجود دارد. نخست اینکه بارهای تجهیزاتی بیان شده ممکن است در طرح باشند تا بارهای عملیاتی. دوم، با تغییر دما، CP تمایل به تغییر دارد و در صورتی که در یک طیف وسیع دمایی تنها نقاط اندکی برای داده استفاده شود، این وابستگی CP به دما ممکن است به صورت اشتباه محاسبه شود. از همه مهم تر، تغییر دمای درونی به صورت پنهان (برای مثال از عملیات تبخیر یا میعان) که باعث تغییر محلی شدید CP می شود، ممکن است پنهان بماند. این قضیه اغلب باعث خطاهای هدف گذاری خطیری می شود. هنگامی که تغییرات پنهان دما صورت می پذیرد، نقاط شبنم و حباب باید به عنوان نقاط خطی سازی از ابتدا، مقرر شوند. این بدین دلیل است که مکان پینچ اغلب توسط چنین نقاطی تعریف می شود.
۱٫ ۴ انتخاب جریان ها
تا چه میزان باید جریان ها را هنگام عبور از مجراهای فرایند میانجی مانند مخزن های ذخیره و پمپ ها به بخش های کوچک تر تقسیم نمود؟
جریانی را درنظر بگیرید که دمای آن از ۱۰ درجه به ۳۰ درجه سلسیوس رسانده شده است، از مخزن ذخیره[۱] عبور کرده است و در مبدل حرارتی تا ۸۰ درجه سلسیوس گرم شده است و سپس در یک گرم کننده یوتیلیتی دمای آن به ۱۲۰ درجه رسیده است (شکل ۳٫ ۲). این جریان می تواند در داده های جریان به صورت سه جریان مجزا ارایه شود. با این کار اهداف به درستی مشخص می شوند، اما در مرحله طراحی شبکه ما دمای بخش های جریان ها را به شدت محدود کرده ایم، به نحوی که هر بخش به طور کامل با جفت اولیه[۲] خود مطابقت دارد. بدین ترتیب احتمال اینکه ما نمودار جریان اولیه را تولید (عملی) کنیم بسیار زیاد است. حالا در نظر بگیرید دو جریان تعریف شده است. جریان اول از۱۰ درجه سلسیوس به دمای مخزن ۳۰ درجه رسیده و دومی از ۳۰ درجه به دمای نهایی ۱۲۰ درجه سلسیوس رسیده است. اکنون احتمال پیدا کردن جفتهای متفاوت و بهبود طرح افزایش می یابد. با این حال، دمای مخزن ۳۰ درجه سلسیوس احتمالا بحرانی نیست. در صورتی که خوراک با یک جریان ارائه شود که مستقیما از ۱۰ درجه به ۱۲۰ درجه سلسیوس می رسد، احتمال رسیدن به طرح بهینه تر باز هم افزایش می یابد. دمای مخزن را می تواند در نقطه انفصال[۳] “طبیعی” بین دو جفت تثبیت نمود.
استخراج داده ها هدف انرژی کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
۱٫ ۵ مخلوط کردن
مخلوط کردن / میکس و شکافتن یا جداسازی / اسپلیت پیوند ها[۱] نیز می تواند باعث بروز مشکل در استخراج داده های جریان شود. دو جریان فرایند را در نظر بگیرید که دارای ترکیب یکسانی بوده و در دماهای متفاوتی از واحد های مجزا می آیند، مخلوط می شوند و سپس نیازمند حرارت بوده تا به دمای نهایی برسند. این را می توان یک جریان در نظر گرفت، و وظیفه گرم کردن را می توان با یک مبدل حرارتی انجام داد. با این وجود، مخلوط کردن باعث کاهش دما می شود. در نظر بگیرید اگر سیستم را به عنوان تک جریان مورد استفاده برای هدف گذاری انرژی استفاده کنیم چه اتفاقی ممکن است بیافتد. در صورتی که دمای مخلوط کردن کمتر از دمای پینچ باشد، “توانایی خنک سازیِ[۲]” جریان سرد موجود در زیر پینچ کاهش می یابد. بنابراین، باید به خنک سازی یوتیلیتی حرارت بیشتری اختصاص داد و با استفاده از توازن آنتالپی حرارت باید در طول پینچ منتقل شده و استفاده از یوتیلیتی داغ افزایش را افزایش می دهد. برای اطمینان از بهترین عملکرد انرژی در مرحله هدف گذاری، مخلوط کردن باید به صورت هم دما[۳] فرض شود. بنابراین، هر یک از جریان ها به صورت مجزا گرم کنید تا به دمای نهایی شان برسند، یا یک جریان را برای رسیدن به دمای جریان دیگر گرم یا سرد کنید و سپس مخلوط کرده و دمای حاصله را برای رسیدن به دمای نهایی سرد یا گرم کنید.
اتلافات حرارتی همانند مالیات، حقیقت آزار دهنده و غیر قابل اجتناب زندگی هستند. این اتلافات در تحلیل پینچ، استخراج داده های جریان را از طرق ایجاد عدم تطابق بین ظرفیت های حرارتیِ ذاتیِ جریان ها و مقدار حقیقی حرارتی که باید تامین شود یا می تواند استخراج شود، پیچیده تر می کنند.
استخراج داده ها هدف انرژی کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
۱٫ ۷ رهنمود های خلاصه
چند رهنمود مفید کلی برای استخراج داده ها:
جریان های داغ را داغ و جریان ها خنک را خنک نگه دارید
از جزیی کردن بیش از حد مشکل بپرهیزید، به دلایل غیر ضروری جریان ها را تقسیم نکنید.
از مخلوط کردن غیر هم دما[۱] در مرحله هدف گذاری انرژی اجتناب کنید.
داده های نقاط اطراف پینچ را بررسی و اصلاح کنید (یا سایر مناطق مربوط به جریان حرارت low net).
تمامی محدودیت های ممکن فرانید را شناسایی کرده و اهداف را با و بدون آن ها پیدا کنید، تا میزان اتلاف انرژیِ آن ها را مشخص کنید (همان تکنیکی که برای هدف گذاری دو تاسیسات به صورت مجزا یا متصل به صورت حرارتی[۲] بکار می رود).
استخراج داده ها هدف انرژی کتاب تحلیل پینچ و جامعیت فرآیند
۲ مطالعه موردی: تاسیسات تقطیر مواد آلی
۲٫ ۱ توصیف فرایند
مثال های مربوط به چهار و دو جریان که تا الان مورد استفاده قرار گرفته است، شرایط نسبتا ساده ای بوده اند. اکنون مثال سومی را مطرح می کنیم که بسیار شبیه یک فرایند واقعی می باشد. تقطیر مخلوط مواد آلی در مقیاس کوچک، که بر اساس تاسیسات موجود بوده و طرح جدیدی نیست. از برخی جهات شبیه نسخه ای کوچک ترِ واحد تقطیر خامی است که در بخش ۹٫ ۲ توصیف شد. این مثال به ما امکان مشاهده استخراج داده های جریان در شرایط عملی را می دهد.
…
۴٫ ۱ انواع یوتیلیتی
یوتیلیتی های داغ که مسئول تامین حرارت فرایند هستند، ممکن است شامل موارد زیر باشند:
تمییز بین یوتیلی هایی که دمای ثابت دارند و آن هاییکه دمایشان متغییر است نیز مفید است. برای مثال، بخار چگالشی[۱۰] (که حرارت پنهان با یک دما تولید می کند) یک یوتیلیتی ثابت دما است،
۲۱ راهبرد مقاوم سازی، ترسیم شده بر روی نمودار انرژی-مساحت
۶٫ ۴ انحراف از جریان متقابل خالص
الگوریتم های هدف گذاری انرژی و مساحت که تا کنون ارائه شده اند، فرض را بر این گذاشته اند که جفت های تبادل حرارت در جریان متقابل خالص هستند. با این حال، همانطور که در بخش ۴٫ ۱ مشاهده خواهید کرد، مبدل های حرارتی عملی ممکن است در جریان مورب[۱]، جریان همزمان[۲] (به ندرت) یا جریانی باشند که بخشی از آن مخلوط است. بنابراین، نیروهای پیش ران دما در طول جفت ممکن است کمتر از سطوح پیش بینی شده باشند.
یک شبکه موجود را میتوان برای درک میزان کارامدی توزیع مساحت تبادل حرارتی آن ارزیابی نمود. این کار با استفاده از قرار دادن اهداف انرژی در برابر مساحت محاسبه شده مورد نیاز برای این اهداف صورت می گیرد (در یک معین). سپس می توان هدف مساحت را با مساحت واقعی استفاده شده در شبکه موجود مقایسه نمود.
۶٫ ۷ تله های توپولوژی
تا به اینجا، مقادیر مختلف انرژی و مساحت با منحنی های صاف بوده اند و یک خطای جزئی تاثیر مهمی بر نتایج نخواهد داشت. با این حال، در جایی که اهداف انرژی، مساحت مورد نیاز و شبکه بهینه به طور زیادی در یک بحرانی تغییر می کند ، احتمال وجود یک ناپیوستگی شدید وجود دارد. این “تله های توپولوژی” نخستین بار توسط Tjoe و Linnhoff (1986) شناسایی شدند. این تله ها توسط گراف های مساحت یا هزینه در برابر آشکار می شوند.
…
۹٫ ۲ منحنی های ترکیبی
روش محاسبه و رسم نمودار برای جریان های ترکیبی داغ و خنک همانند جدول مسئله است:
لیستی از دماهای T تهیه کنید که در آن جریان های داغ شروع شده، تمام می شوند و یا نرخ جریان ظرفیت حرارتی CP آن ها تغییر کند.
لیست دما ها را با یک ترتیب نزولی مرتب کنید (پایین ترین دما در بالا).
در هر بازه دمایی i ، نرخ جریان ظرفیت حرارتی تمام جریان های داغی که در آن بازه دمایی وجود دارند را با یکدیگر جمع کنید تا نرخ جریان ظرفیت حرارتی کلی برای جریان های سرد را بدست آورید.
برای هر جریان را در محدوده دمایی بازه ( ) ضرب کنید تا حرارت خالص مورد نیاز برای جریان های داغ موجود در بازه را بدست آورید.
با شروع از یک ورودی صفر در پایین ترین دما، جدول را به سمت پایین بیاید و به تغییر دمای کلی در هر بازه دمایی بیافزایید تا بار حرارتی تجمعی برای جریان های داغ در هر دما را بدست آورید.
بار حرارتی در انتهای بازه نهایی، به دلیل جریان های خنک ، بار حرارتی کلی را به ما می دهد. نمودار فلوی حرارتی کلی (محور افقی) در برابر دمای واقعی (محور عموی) منحنی ترکیبی داغ می باشد.
گام های ۱ تا پنچ را برای جریان های سرد تکرار کنید تا بارهای حرارتی داغ برای جریان های خنک را بدست آورید. بار حرارتی در انتهای بازه نهایی، به دلیل جریان های خنک ، بار حرارتی کلی را به ما می دهد. حداقل یوتیلیتی داغ مورد نیاز را ( که از جدول مسئله محاسبه می شود) به تمامی بارهای حرارتی در دماهای مختلف اضافه کنید (بدین ترتیب منحنی به میزان به سمت راست جابجا می شود). با این کار نمودار منحنی ترکیبی خنک بدست می آید که در آن فلوی حرارتی تجمعی تعدیل شده (محور افقی) در برابر دمای واقعی (محور عمودی) قرار می گیرد.
منحنی های ترکیبی تغییر یافته[۱] (SCCG) با ترکیبی از جدول مسئله و روش های طرح ریزی[۲] (رسم نمودار) منحنی ترکیبی ایجاد می شوند. دما ها از دمای واقعی به دمای تغییر یافته تعدیل می شوند (مانند گام ۳ در الگوریتم جدول مسئله، و اجازه امکان تفاوت در سهم ، برای جریان های مختلف) اما جریان های داغ و جریان های خنک جدا در نظر گرفته می شوند. SCC داغ باز هم نیازمند جابجایی به سمت راست به میزان می باشد؛ پس از انجام آن، SCC های داغ و خنک باید در پینچ بسیار به هم نزدیک شوند. اگر برای تمامی جریان ها یکسان باشد ( و برابر با نصف سراسری)، SCC ها همان منحنی های ترکیبی هستند که به میزان جابجا شده اند. با این حال، در صورتی که برخی جریان ها مقادیر متفاوتی داشته باشند، SCC ها باید به صورت جداگانه محاسبه شوند.
در نظر داشته باشید که اگر سهم بین جریان های مختلف متفاوت باشد، GCC و SCC تصویر واضح تری نسبت به منحنی های ترکیبی به ما خواهند داد.
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.
