كاربرد مبدل های حرارتی در صنایع مختلف

چكیده:

با توجه به اینكه در صنعت از جمله صنایع پالایش و پتروشیمی مبدل حرارتی وجود دارند كه از لحاظ مصرف انرژی بهینه نمی‌باشند و از لحاظ اقتصادی مناسب نیستند و از طرفی ممكن است بعد از مدتی مشكلاتی از نظر عملیاتی نیز در فرآیند ایجاد نمایند. دانشمندان به فكر اصلاح (Retrofit) شبكه مبدل‌های حرارتی افتادند بطوری كه هدفشان كاهش مصرف انرژی و طبعاً كاهش هزینه‌های عملیاتی بوده است بنابراین متدهای گوناگونی را ارائه داده‌اند كه از جمله این متدها می‌توان به متد‌های ریاضی و تحلیلی اشاره نمود ما در این سمینار روش تحلیلی را انتخاب نموده و به بیان متد Pinch برای Retrofit شبكه‌های مبدل حرارتی كه توسط Linnhoff پایه‌گذاری شده است پرداخته‌ایم در ابتدای امر هدف در اصلاح شبكه‌های مبدل حرارتی را توضیح داده گفته شده كه چگونه بایستی امر هدف یابی را انجام داده سپس این سئوال مطرح گردید كه چگونه بایستی از عهده پروژه‌های بهبود (Retrofit) برآمد. كه سه روش 1- اصلاح شبكه بوسیله بازبینی مستقیم ساختمان آن. 2- اصلاح شبكه به صورت یك طرح جدید (جستجوی كامپیوتری). 3- اصلاح با استفاده از تكنولوژی Pinch مطرح و به توضیح آنها پرداخته ولی از میان سه روش فوق متد اصلاح با استفاده از تكنولوژی Pinch بحث اصلی این سمینار را تشكیل می‌دهد. در توضیح متد Pinch ابتدا هدف‌یابی در فن‌آوری Pinch مورد بررسی قرار گرفته بطوری كه پروژه را در یك محدود سرمایه‌گذاری مشخص به سمت زمان برگشت قابل قبولی هدایت نماید. سپس فلسفه هدف‌یابی شرح داده شده است و در فلسفه هدف‌یابی گفته شده كه در اولین گام می‌بایستی وضعیت شبكه موجود را نسبت به شرایط بهینه مشخص نمائیم كه بهترین ابزار برای این كار استفاده از منحنی سطح حرارتی برحسب انرژی می‌باشد سپس به تفضیل به بیان روش هدف‌یابی پرداخته‌ایم و بعد از بیان مسئله هدف‌یابی در فصل سوم ابزار طراحی را معرفی نموده و گفته شد كه طراحی شبكه در پروژه‌های Retrofit بسیار مشكل‌تر از طراحی ابتدائی است زیرا یكسری مبدل قبلاً نصب شده‌اند و در كل، طرح توسط ساختمان شبكه موجود محدود شده است و تغییر موقعیت مبدل‌ها مستلزم صرف هزینه می‌باشد.
لذا جهت كاهش هزینه طراحی لازم است تا جایی كه امكان دارد از وسایل موجود حداكثر استفاده را نمود بنابراین احتیاج می‌باشد كه به آزمایش هر مبدل به طور جداگانه و بررسی تأثیر آن در عملكرد كلی شبكه پرداخته شود به این ترتیب می‌توان دریافت كه كدام مبدل اثر مثبت در شبكه دارند و باید به عنوان مبدل مناسب حفظ گردد و كدام مبدل به طور نامناسب جایگذاری شده‌اند و بایستی تصحیح گردد از این رو به روش‌هایی كه برای این بررسی وجود دارد پرداخته كه عبارتند از : 1- مبدل‌های عبوری از Pinch. 2- منحنی نیروی محركه. 3- تحلیل مسئله باقی مانده. 4- تغییر موقعیت مبدل‌ها.
و مفصلاً روش‌های فوق را مورد بحث قرار داده و به نتیجه‌گیری در مورد روش‌های فوق پرداخته و بعد از آن طراحی را آغاز نموده. در ابتدا مراحل طراحی را بیان نموده كه عبارتند از:
1- تحلیل مبدل‌های موجود. 2- تصحیح مبدل‌های نامناسب. 3- جایگذاری مبدل‌های جدید. 4- اعمال تغییرات ممكن در طرح.



بخشی از منابع و مراجع پروژه كاربرد مبدل های حرارتی در صنایع مختلف

1- linnhoff, B., and vredeveld, D.R., pinch Technology Has come of Age, chem. Eng. Prog., pp.33-40 , July 1984.
2- Ahmad, S., “ heat Exchanger Networks: Cost Trade- Offs in Energy and capital,” ph. D. thesis, UMIST, 1985.
3- Tjoe, T.N, ph.D. Thesis, UMTST, to be sub mitted 1986.
4- Tjaan N.Tjoe and Bodo linnhoff, ph.D “using pinch Technology for process Retrofit”, chem. Eng., April 1986
5- A. carlsson, p. frank and T. Berntsson, Design better heat exchanger network retrofit. Chem. Eng. Prog. 1, 87-96 (1993).
6- Jos L. B. van Reisen, T. polley $$ and peter J.T. verheijen “Structural Targeting for heat Integration retrofit”, July 1997.
7- Yee T.F. And Grossmann I. E., (1991), Ind. Eng. Chem. Res, 30. 146-162.
8- G. Athier, p. Floquet, L. pibouleau and S. Domenech “A mixed Method for Retrofiting Heat- Exchanger Networks”. Elsevier Science, 1998.
9- Laj- Mikael Bjork, Roger Nordman., “Salving Large- scale retrofit heat exchanger network synthesis problems with mathematical optimization methodls”., che. Eeng. 2005.
10- UDAYV. SHENOY., “Heat Exchenger Network synthesis”
11- J.M. Douglas., “Canceptual Design of chemical processes”.