کاربرد مبدل های حرارتی در صنایع مختلف

چکیده:
 
با توجه به اینکه در صنعت از جمله صنایع پالایش و پتروشیمی مبدل حرارتی وجود دارند که از لحاظ مصرف انرژی بهینه نمی‌باشند و از لحاظ اقتصادی مناسب نیستند و از طرفی ممکن است بعد از مدتی مشکلاتی از نظر عملیاتی نیز در فرآیند ایجاد نمایند. دانشمندان به فکر اصلاح (Retrofit) شبکه مبدل‌های حرارتی افتادند بطوری که هدفشان کاهش مصرف انرژی و طبعاً کاهش هزینه‌های عملیاتی بوده است بنابراین متدهای گوناگونی را ارائه داده‌اند که 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 شبکه‌های مبدل حرارتی که توسط Linnhoff پایه‌گذاری شده است پرداخته‌ایم در ابتدای امر هدف در اصلاح شبکه‌های مبدل حرارتی را توضیح داده گفته شده که چگونه بایستی امر هدف یابی را انجام داده سپس این سئوال مطرح گردید که چگونه بایستی از عهده پروژه‌های بهبود (Retrofit) برآمد. که سه روش ۱- اصلاح شبکه بوسیله بازبینی مستقیم ساختمان آن. ۲- اصلاح شبکه به صورت یک طرح جدید (جستجوی کامپیوتری). ۳- اصلاح با استفاده از تکنولوژی Pinch مطرح و به توضیح آنها پرداخته ولی از میان سه روش فوق متد اصلاح با استفاده از تکنولوژی Pinch بحث اصلی این سمینار را تشکیل می‌دهد. در توضیح متد Pinch ابتدا هدف‌یابی در فن‌آوری Pinch مورد بررسی قرار گرفته بطوری که پروژه را در یک محدود سرمایه‌گذاری مشخص به سمت زمان برگشت قابل قبولی هدایت نماید. سپس فلسفه هدف‌یابی شرح داده شده است و در فلسفه  هدف‌یابی گفته شده که در اولین گام می‌بایستی وضعیت شبکه موجود را نسبت به شرایط بهینه مشخص نمائیم که بهترین ابزار برای این کار 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 که طراحی شبکه در پروژه‌های Retrofit بسیار مشکل‌تر از طراحی ابتدائی است زیرا یکسری مبدل قبلاً نصب شده‌اند و در کل، طرح توسط ساختمان شبکه موجود محدود شده است و تغییر موقعیت مبدل‌ها مستلزم صرف هزینه می‌باشد.
لذا جهت کاهش هزینه طراحی لازم است تا جایی که امکان دارد از وسایل موجود حداکثر استفاده را نمود بنابراین احتیاج می‌باشد که به آزمایش هر مبدل به طور جداگانه و بررسی تأثیر آن در عملکرد کلی شبکه پرداخته شود به این ترتیب می‌توان دریافت که کدام مبدل اثر مثبت در شبکه دارند و باید به عنوان مبدل مناسب حفظ گردد و کدام مبدل به طور نامناسب جایگذاری شده‌اند و بایستی تصحیح گردد از این رو به روش‌هایی که برای این بررسی وجود دارد پرداخته که عبارتند از : ۱- مبدل‌های عبوری از Pinch. 2- منحنی نیروی محرکه. ۳- تحلیل مسئله باقی مانده. ۴- 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 که عبارتند از:
۱- تحلیل مبدل‌های موجود. ۲- تصحیح مبدل‌های نامناسب. ۳- جایگذاری مبدل‌های جدید. ۴- اعمال تغییرات ممکن در طرح.

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