تحلیل اکسرژی سامانه تولید بخار به‌منظور کاوش پتانسیل بهینه‌سازی مصرف انرژی

ماشین های کشاورزی

مقاله 2، دوره 12، شماره 2 - شماره پیاپی 24، تیر 1401، صفحه 119-130   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2021.57932.0

نویسندگان

ایمان گلپور¹؛ پرویز احمدی مقدم^{* 2}؛ علی محمد نیکبخت²

¹دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

²گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

در این کار تحقیقاتی، تحلیل انرژی و اکسرژی سامانه تولید بخار شرکت آبمیوه پاکدیس ارومیه با چهار دیگ بخار بررسی شد و با استفاده از معادلات تعادل جرم، انرژی و اکسرژی برای هر یک از اجزای سامانه، توابع هدف ترمودینامیکی شامل بازده اکسرژی، نرخ تخریب اکسرژی، نرخ تلفات اکسرژی و نرخ پتانسیل بهبود آن‌ها بر اساس قانون اول و دوم ترمودینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از اکتساب داده‌ها، تحلیل انرژی و اکسرژی این سامانه با حل معادلات مربوطه با کمک روابط خواص ترمودینامیکی همراه با برنامه‌نویسی در نرم‌افزار EES صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که بیشترین بازده اکسرژی 98.44 درصد، مربوط به توزیع‌کننده بخار (O) سامانه با نرخ پتانسیل بهبود 1.51 کیلووات و نرخ تخریب اکسرژی 28.38 کیلووات بود، و همچنین پمپ (M) قبل از دیگ بخار چهارم با بازده اکسرژی 19.69 درصد دارای کمترین مقدار بازده اکسرژی بود به طوری‌که مقادیر 12.55 و 11.93 کیلووات به‌ترتیب برای نرخ تخریب اکسرژی و نرخ پتانسیل بهبود آن حاصل شد. بیشترین نرخ تخریب اکسرژی سامانه را دیگ بخار اول با مقدار 12391.80 کیلووات با بازده 19.55 درصد و نرخ پتانسیل بهبود 10295.26 کیلووات دارا بود. طبق نتایج حاصله، بیشترین و کمترین مقدار نرخ تلفات اکسرژی سامانه با مقادیر 446.90 و 0.47 کیلووات به‌ترتیب برای دیگ بخار سوم (L) و منبع انبساط (F) به‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها

بازده اکسرژی؛ سامانه تولید بخار؛ نرخ پتانسیل بهبود اکسرژی؛ نرخ تخریب اکسرژی

مراجع

1. Ahmadi, G. R., and D. Toghraie. Energy and exergy analysis of montazeri steam power plant in iran, Renewable and Sustainable Energy Reviews 56: 454-463.
2. Çamdali, Ü., and M. Tunç. Exergy analysis and efficiency in an industrial AC electric ARC furnace. Applied Thermal Engineering 23: 2255-2267.
3. Colak, N., Z. Erbay, and A. Hepbasli. Performance assessment and optimization of industrial pasta drying. International Journal of Energy Research 37: 913-922.
4. Dincer, I. and Y. A. Cengel. Energy, entropy and exergy concepts and their roles in thermal engineering. Entropy 3: 116-149.
5. Dowlati, M., M. Aghbashlo, and M. M. Soufiyan. Exergetic performance analysis of an ice-cream manufacturing plant: a comprehensive survey. Energy 123: 445-459.
6. Gümüş, M., and M. Atmaca. 2013. Energy and exergy analyses applied to a CI engine fueled with diesel and natural gas. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects 35: 1017-1027.
7. Hepbasli, A. 2010. A review on energetic, exergetic and exergoeconomic aspects of geothermal district heating systems (GDHSs). Energy Conversion and Management 51: 2041-61.
8. Holman, J. P. 2001. Analysis of experimental data. In: Holman JP, editor. Experimental methods for engineers. Singapore: McGraw-Hill: 48-143.
9. Jokandan, M. J., M. Aghbashlo, and S. S. Mohtasebi. 2015. Comprehensive exergy analysis of an industrial-scale yogurt production plant. Energy 93: 1832-1851.
10. Kotas, T. J. 1995. The Exergy Method of Thermal Plant Analysis. Krieger Publishing Company.
11. Kotas, T. J. 2012. The Exergy Method of Thermal Plant Analysis. Exergon Publishing Company.
12. Mborah, C., and E. K. Gbadam. 2010. on the energy and exergy analysis of a 500 kW steam power plant at benso oil palm plantation (bopp). Research Journal of Environmental and Earth Sciences 2: 239-244.
13. Moran, J., and N. Talwar. 1994. Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 3nd Edition, McGraw Hill, New Yirk.
14. Rosen, M. and I. Dincer. 2001. Exergy as the Confluence of Energy, Environment and Sustainable development. Exergy, an International Journal 1: 3-13.
15. Soufiyan, M. M., A. Dadak, S. S. Hosseini, F. Nasiri, M. Dowlati, M. Tahmasebi, and M. Aghbashlo. 2016. Comprehensive exergy analysis of a commercial tomato paste plant with a double-effect evaporator. Energy 111: 910-922.
16. Szargut, J., D. R. Morris, and F. R. Steward. 1988. Exergy Analysis of Thermal, Chemical and Metallurgical Processes. Hemisphere Publishing Corporation., New York.
17. Todorović, M. N., D. S. Živković, M. V. Mančić, and G. S. Ilić. 2014. Application of energy and exergy analysis to increase efficiency of a hot water gas fired boiler. Chemical Industry & Chemical Engineering Quarterly 20 (4).
18. Utlu, Z., and A. Hepbasli. 2007. A review on analyzing and evaluating the energy utilization efficiency of countries. Renewable and Sustainable Energy Reviews 11: 1-29.
19. Ziaaddini, A., H. Mortezapour, M. Shamsi, and A. Sarafi. 2017. Energy and exergy analysis of a greenhouse heating system equipped with a parabolic trough concentrator and a flat-plate solar collector. Journal of Agricultural Machinery 9 (2): 439-453. (In Persian). DOI: 22067/jam.v9i2.65174.