تحلیل انرژی و اکسرژی خط تغلیظ آلبالو

ماشین های کشاورزی

مقاله 9، دوره 12، شماره 2 - شماره پیاپی 24، تیر 1401، صفحه 207-218   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v12i2.87823

نویسندگان

نسیم صداقت حرفه¹؛ علی محمد نیکبخت^{* 2}؛ حسین مبلی³؛ علیرضا کیهانی³؛ احمد پیری²

¹دکتری مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

²گروه مکانیک بیوسیستم، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

³گروه مکانیک بیوسیستم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

صنعت تغلیظ یکی از بزرگ‌ترین و انرژی‌برترین صنایع تبدیلی در بخش کشاورزی است. در این مطالعه فرآیند تغلیظ آب آلبالو با استفاده از تحلیل انرژی و اکسرژی ارزیابی شد و علاوه بر تعیین هدررفت‌های انرژی، ناکارآمدی‌های ترمودینامیکی در هریک از زیرسامانه‌ها تعیین شدند. همچنین جهت دقیق بودن هرچه بیشتر محاسبات، تمام تجهیزات دمانگاری شدند. پارامتر اقتصاد بخار 2.63 و کل نرخ هدررفت انرژی از خط تغلیظ 4920.82 کیلووات محاسبه شد. نتایج نشان داد که هدررفت انرژی از برج خنک‌کننده با 73.39 درصد از کل هدررفت‌ها، بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده است. مقدار کل تخریب اکسرژی برای خط تغلیظ 1045.85 کیلووات و بازده اکسرژی کل 75.76 درصد محاسبه شدند. بیشترین مقدار تخریب اکسرژی در چگالنده بارومتریک با مقدار 346.71 کیلووات به‌دست آمد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، احیا و استفاده از سربخار مرحله‌ی آخر، به‌عنوان راه‌حلی برای کاهش هدررفت‌های برج خنک‌کننده و کاهش نرخ تخریب اکسرژی در چگالنده پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

آلبالو؛ اتلاف انرژی؛ تخریب اکسرژی؛ کنسانتره

مراجع

1. Akbari, N. 2018. Introducing and 3E (energy, exergy, economic) analysis of an integrated transcritical CO₂ Rankine cycle, Stirling power cycle and LNG regasification process. Applied Thermal Engineering 140: 442-454.
2. Assari, M. R., T. H. Basirat, E. Najafpour, A. Ahmadi, and I. Jafari. 2014. Exergy modeling and performance evaluation of pulp and paper production process of bagasse, a case study. Thermal Science 18 (4): 1399-1412.
3. Atmaca, A., and R. Yumrutaş. 2014a. Thermodynamic and exergoeconomic analysis of a cement plant: Part I-Application. Energy Conversion and Management 79: 790-798.
4. Atmaca, A. and R. Yumrutaş. 2014b. Thermodynamic and exergoeconomic analysis of a cement plant: Part II-Application. Energy Conversion and Management 79: 799-808.
5. Balkan, F., N. Colak, and A. Hepbasli. 2005. Performance evaluation of a triple‐effect evaporator with forward feed using exergy analysis. International Journal of Energy Research 29 (5): 455-470.
6. Bapat, S., V. Majali, and G. Ravindranath. 2013. Exergetic evaluation and comparison of quintuple effect evaporation units in Indian sugar industries. International Journal of Energy Research 37 (12): 1415-1427.
7. Bapat, S., V. Majali, and G. Ravindranath. 2016. Exergy and sustainability analysis of quintuple effect evaporation unit in a sugar industry-a case study. International Journal of Renewable Energy Technology 7 (1): 46-68.
8. Carlomagno, G. M., and G. Cardone. 2010. Infrared thermography for convective heat transfer measurements. Experiments in fluids 49 (6): 1187-1218.
9. Carlomagno, G. M., L. de Luca, G. Cardone, and T. Astarita. 2014. Heat flux sensors for infrared thermography in convective heat transfer. Sensors 14 (11): 21065-21116.
10. Cengel, Y. 2011. Thermodynamics an Engineering Approach. 5^th Edition by Yunus A Cengel, Thermodynamics an Engineering Approach, Digital Designs.
11. Cengel, Y. 2014. Heat and mass transfer: fundamentals and applications, McGraw-Hill Higher Education.
12. Costa, M. M., R. Schaeffer, and E. Worrell. 2001. Exergy accounting of energy and materials flows in steel production systems. Energy 26 (4): 363-384.
13. Dincer, I., and M. A. Rosen. 2005. Thermodynamic aspects of renewables and sustainable development. Renewable and Sustainable Energy Reviews 9 (2): 169-189.
14. Dincer, I. 2018. Comprehensive energy systems, Elsevier.
15. FAO. 2018. https://www.fao.org/news/archive/news-by-date/2018/en/ (accessed April 25, 2020).
16. Forero-Núñez, C. A., and F. E. Sierra-Vargas. 2016. Heat Losses Analysis Using Infrared Thermography on a Fixed Bed Downdraft Gasifier. International Review of Mechanical Engineering 10 (4): 239-246.
17. Hosseini, S. S., M. Aghbashlo, M. Tabatabaei, H. Younesi, and G. Najafpour. 2015. Exergy analysis of biohydrogen production from various carbon sources via anaerobic photosynthetic bacteria (Rhodospirillum rubrum). Energy 93: 730-739.
18. Kamate, S., and P. Gangavati. 2009. Exergy analysis of cogeneration power plants in sugar industries. Applied Thermal Engineering 29 (5-6): 1187-1194.
19. Lazaretto, A., and G. Tastasaronis. 2006. SPECO: A systematic and general methodology for calculating efficiencies and costs in thermal systems 31 (1): 1257-1289.
20. Lorenz, F. 2008. Improving energy efficiency in sugar processing Handbook of Water and Energy Management in Food Processing. Elsevier.
21. Piri, A., A. M. Nikbakht, and H. Janisarnavi. 2019. Journal of Researches in Mechanics of Agricultural Machinery 8: 66-57
22. Ramedani, Z., R. Abdi, M. Omid, and A. Maysami. 2018. Evaluating the Energy Consumption and Environmental Impacts in Milk Production Chain (Case Study: Kermanshah City of Iran). Journal of Agricultural Machinery 8 (2): 435-447. (In Persian). http://dx.doi.org/10.22067/jam.v8i2.63570.
23. Simionescu, Ş. M., Ü. Düzel, C. Esposito, Z. Ilich, and C. Bălan. 2015. Heat transfer coefficient measurements using infrared thermography technique. Paper presented at the Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE), 9^th International Symposium.
24. Sogut, Z., N. Ilten, and Z. Oktay. 2010. Energetic and exergetic performance evaluation of the quadruple-effect evaporator unit in tomato paste production. Energy 35 (9): 3821-3826.
25. Soufiyan, M., M. Aghbashlo, and H. Mobli. 2016. Journal of Cleaner Production 1-18.
26. Tsatsaronis, G. 1993. Thermoeconomic analysis and optimization of energy systems. Progress in Energy and Combustion Science 19 (3): 227-257.
27. Xiang, J., M. Cali, and M. Santarelli. 2004. Calculation for physical and chemical exergy of flows in systems elaborating mixed‐phase flows and a case study in an IRSOFC plant. International Journal of Energy Research 28 (2): 101-115.
28. Yildirim, N., and S. Genc. 2017. Energy and exergy analysis of a milk powder production system. Energy Conversion and Management 149: 698-705.