توسعه کاربرد مفاهیم اکسرژی در ارزیابی عملکرد فرآیندهای صنعتی و تجهیزات عملیاتی

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا دانشگاه صنعتی اصفهان

2 هیات علمی دانشکده مهندسی شیمی- دانشگاه صنعتی اصفهان

3 هیات علمی دانشگاه اصفهان- دانشکده مهندسی شیمی

چکیده

امروزه با پیشرفت صنایع و افزایش نیاز بشر به بهرهبرداری از منابع انرژی، تلاش برای بهینهسازی مصرف انرژی به یک هدف اصلی تبدیل گردیده است. آشنایی با یکی از مهمترین ابزار این کار میتواند در توسعه آن سودمند واقع شود. تحلیل فرآیندها به کمک برقراری موازنه اکسرژی سیستم در دهه اخیر، بیشترین کاربرد را در شناسایی اتلافات انرژی و کمک به بالا بردن بازده داشته است. فقدان تاریخچه جامعی از روند توسعه این مفهوم، روابط اکسرژی موجود در شکلهای مختلف جریان، موازنه اکسرژی و نحوه محاسبه بازدهی فرآیند به شکلهای مختلف به ضرورت دیده میشود. بدین ترتیب در این مقاله تلاش گردیده تا به گردآوری این تاریخچه، بررسی اجمالی و مفید مفهوم اکسرژی و اهمیت و نقش آنالیز اکسرژی در طراحی و توسعه فرآیندهای پایا به کمک تعدادی مطالعات موردی صنعتی و عملی پرداخته شود. و بدین ترتیب توانایی محاسبه و آنالیز اکسرژی به کمک روابط موجود بدست میآید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Development of the Application of Exergy Concept in Industrial Processes Performance and Operational Equipments

نویسنده [English]

  • Samaneh Sami 1
چکیده [English]

Nowadays, with the increasing need for industrial development and exploitation of energy resources, trying to optimize energy consumption has become a main objective. Awareness with one of the most important tools that can be useful in its development. Process analysis system with balance exergy in recent decades, most used in identifying energy waste and help enhance the efficiency. The lack of a comprehensive history of the development of this concept, the exergy existing relationships for different form of the flows, Exergy balance and how to calculate process efficiency in different ways is clearly visible. Thus, in this article is tried to collect the history, overview of the concept and the importance and role of exergy analysis on the design and development of sustainable processes is discussed through a number of practical and industrial case studies. Thus, the ability to exergy analysis with existing relationships can be achieved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Exergy
  • Exergy Efficiency
  • Optimization
  • Irreversible

Baehr, H. D., Schmidt, E. F., Definition and Calculation of the Exergy of Fuels, BWK, Vol.15, 1963, pp 375-381.

[1]

Rant, Z., Exergy, a new name for technical availability, Forschung Ingenieurwissenschaftlichen Wesen Vol. 23, 1956, pp 38–39.

[2]

Sciubba, E., Beyond thermoeconomics The concept of Extended Exergy Accounting and its application to the analysis and design of thermal systems, Exergy Int. J, Vol.1, 2001.

[3]

Syahrul, S., Exergy analysis of fluidized bed drying of moist particles.Exergy,an International Journal, Vol.2, 2002, pp. 87-98.

[4]

Liora, Noam., Zhangb, N., Energy, exergy, and Second Law performance criteria, Energy. Vol.32, 2007, pp 281–296.

[5]

Wall, Goran., Conditions and tools in the design of energy conversion and management systems of a sustainable society, Energy Conversion and Management, Vol.43, 2002, pp 1235–1248.

[6]

Koroneos, Ch., Spachos, T., Moussiopoulos, Nikolaos., Exergy analysis of renewable energy sources, Renewable Energy, Vol.28, 2003, pp 295–310.

[7]

Arezou Niksiar, Amir Rahimi, Energy and exergy analysis for cocurrent gas spray cooling systems based on the results of mathematical modeling and simulation, Energy, Vol.34, 2009, pp 14–21.

[8]

José, A., David, J., Systems Engineering in Terms of Exergy, Moorhousenternational Journal of Aerospace Engineering, 2009, 7 pages.

[9]

Ivar, S., Ertesvåg, Hanne M., Kvamsdal, Olav, Bolland., Exergy analysis of a gas-turbine combined-cycle power plant with precombustion CO2 capture, Energy,
Vol.30, 2005, pp 5-39.

[10]

Ojeda, K., Kafarov, V., Exergy analysis of enzymatic hydrolysis reactors for transformation of lignocellulosic biomass to bioethanol, Chemical Engineering Journal. Vol.154, 2009, 390-395.

[11]

Rivero, R., Application of the exergy concept in the petroleum refining and petrochemical industry, Energy Conversion and Management, Vol.43, 2002, pp 1199-1220.

[12]

Dewulf, J. Van Langenhove, H. Muys, B. Bruers, S. Bakshi BR, Grubb GF, Paulus, DM, Sciubba E., Exergy: its potential and limitations in environmental science and technology, Environ Sci Technol, Vol.42(7), 20081, pp 2221-32.

[13]

[14] ورطه‌پرور، و.، کیانمهر، م. ح.، عرب حسینی، ا.، حسن بیگی، س.ر.، تحلیل اکسرژی خشک کن ترکیبی بستر سیال ـ ثابت، شیمی و مهندسی شیمی ایران، 32، 1392، صفحه 47-55.

[15] بهبهانی نیا، ع.، صیادی، س.، تحلیل اکسرژی و بهینه‌سازی دمای پینچ در دیگ‌های بخار بازیافت حرارت، پانزدهمین کنفرانس سالانه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، 1386.

[16] طاهونی، ن.، جعفری اشلقی، م.ر.، تحلیل اکسرژی واحد پایدارسازی میعانات گازی پالایشگاه پارس جنوبی، نشریه انرژی ایران ، 2، 1392.

 

 

Bozoglan, E., Hepbasli, A. Performance improvements for olive oil refining plants. International Journal of Energy Research, Vol. 34 (6), 2010, pp 476-493.

[17]

Ensinas, A., Modesto, M., Nebra, S., & Serra, L. Reduction of irreversibility generation in sugar and ethanol production from sugarcane. Energy, Vol.34 (5), 2009, pp 680-688.

[18]

Khaliq, A., Kaushik. SC. Second-law based thermodynamic analysis of Brayton/Rankine combined power cycle with reheat. Applied Energy, Vol. 179, 2004, pp 78-97.

[19]

Kanoglu, M., Dincer, I. Performance assessment of cogeneration plants. Energy Conversion and Management, Vol. 50, 2009, pp 76–81.

[20]

Mohammadnejad, M., Ghazvini, M., Javadi, FS., Saidur, R. Estimating the exergy efficiency of engine using nanolubricants. Energy Education Science and Technology A: Energy Science and Research, Vol. 27(2), 2011, pp 447–54.

[21]

Akbulut, A., Durmus, A. Energy and exergy analyses of thin layer drying of mulberry in a forced solar dryer. Energy, Vol. 35, 2010, pp 1754–63.

[22]

Boulemtafes-Boukadoum, A., Benzaoui, A. Energy and exergy analysis of solar drying process of Mint. Energy Procedia, Vol. 6, 2011, pp 583–91.

[23]

Kreetz, H., Lovegrove, K. Exergy analysis of an ammonia synthesis reactor in a solar thermo chemical power system, Solar Energy. Vol. 73(3), (2002), 187–194.

[24]

Yordanova, Z. K., Exergy analysis of industrial ammonia synthesis, Energy, Vol.29, 2004, pp 2373–2384.

[25]

Rivero, R., Rendo, C., Gallegos, S., Exergy and exergoeconomic analysis of a crude oil combined distillation unit, Energy, Vol. 29, 2004, pp 1909–1927.

[26]

Rivero, R., Exergy simulation and optimization of adiabatic and diabatic binary distillation, Energy, Vol. 26, 2001, pp 561–593.

[27]

Kahraman, N., Yunus, A. C. Exergy analysis of a MSF distillation plant, Energy Conversion and Management. Vol. 46, 2005, pp 2625–2636.

[28]

Nuwan, H. P., Alwis, S. D., Mohamad, A. A., Mehrotra, A. K. Exergy Analysis of Direct and Indirect Combustion of Methanol by Utilizing Solar Energy or Waste Heat, Energy & Fuels. Vol.23, 2009, pp 1723–1733.

[29]

Taniguchi, H., Mouri K., Nakahara, T. Exergy analysis on combustion and energy conversion processes, Norio Arai Energy, Vol.30, 2005, pp 111–117.

[30]

Jin, Z., Dong, Q., Liu, M. Exergy Study of Fouling Factors in Heat Exchanger Networks, Journal of Heat Transfer. Vol. 132, 2010.

[31]

Ying Wu, S., Yuan, X. F., Li, Y. R., Xiao, L. Exergy transfer effectiveness on heat exchanger for finite pressure drop, Energy. Vol.32, 2007, pp 2110–2120.

[32]

Toonssen, R., Woudstra, N., Verkooijen, A. H. M. Exergy analysis of hydrogen production plants based on biomass gasification, International journal of hydrogen energy. Vol.33, 2008, pp 4074–4082.

[33]

Karamarkovic, R., Karamarkovic, V. Energy and exergy analysis of biomass gasification at different temperatures, Energy. Vol.35, 2010, pp 537–549.

[34]