ارزش افزوده محصولات با ارزشی نظیر بنزین و گازوییل از یک سو و نیاز کشور به این فرآورده های ارزشمند می تواند انگیزه های زیادی جهت حرکت به سمت این تغییر در واحد کاهش گرانروی ایجاد کنند. با انجام این پایان نامه می توان با قاطعیت به این پرسش که « آیا افزودن برج خلا به واحد کاهش گرانروی دارای صرفه اقتصادی است یا نه؟ » پاسخ مثبت داد و این پیشنهاد را به پالایشگاههای کشور ارائه نمود تا واحدهای کاهش گرانروی به سمت جایگزینی stripper با vacuum flasher هدایت شوند.

این پروژه به بررسی روش جدیدی در انتگراسیون انرژی فرآیندهای ناپیوسته بر اساس تجزیه بندی منطقه ای می پردازد. فرآیند های ناپیوسته دسته ای از تولید مواد می باشند که امروزه کاربرد گسترده ای در صنایع شیمیایی پیدا کرده اند. این موضوع اهمیت بررسی این فرآیندها را از نظر انعطاف پذیری، عملکرد و مصرف انرژی بالا برده است. روشهای گوناگونی جهت انتگراسیون انرژی این فرآیندها تا کنون توسط افراد مختلف مورد بررسی قرار گرفته است که اساس آنها بر پایه دو محدودیت اصلی این دسته از فرآیندها یعنی دما و زمان بوده است. این تکنیکها یا بر اساس انتقال حرارت مستقیم و یا انتقال حرارت غیر مستقیم توسعه یافته است. روش انتگراسیون متوسط زمانی اولین روش بحث شده در این پروژه می باشد که بر پایه پیوسته فرض کردن یک فرآیند ناپیوسته توسعه یافته است. در نظر نگرفتن فاکتور زمان فرآیند های ناپیوسته عامل غیر قابل قبول بودن و دور از واقعیت بودن انتگراسیون به این روش می باشد، به همین دلیل روش دیگری بر پایه تعریف فواصل زمانی، به طوری که در هر فاصله زمانی جریان ها به مانند یک فرآیند پیوسته رفتار می کنند، توسعه یافت. این روش به نام فواصل زمانی معروف است. روش فوق نسبت به روش قبلی از دقت و صحت بیشتری برخوردار است اما از آن جایی که هر فاصله زمانی به صورت جداگانه بررسی می شود، مصرف انرژی در آن بسیار بالا می باشد. روش دیگر مطرح شده روش انتقال حرارت غیر مستقیم می باشد که بر اساس اصول تکنولوژی ذخیره سازی حرارت می باشد، بدین ترتیب که حرارت آزاد شده در یک فاصله زمانی ذخیره و در زمان دیگری به استفاده مجدد فرآیند می رسد. با استفاده از این روش امکان کاهش انرژی و یوتیلیتی مورد نیاز فرآیند تا حد بسیاری وجود دارد. و در نهایت آخرین مدل مطرح شده روشی به نام ترکیب فواصل زمانی مختلف می باشد که ترکیبی از دو روش متوسط زمانی و فواصل زمانی است، به طوری که با ترکیب چند فاصله از یک فرآیند ناپیوسته و فرض وقوع آنها در یک زمان متوسط و در نتیجه پیوسته فرض کردن فرآیند در آن مدت به انتگراسیون انرژی و محاسبه حرارت مورد نیاز فرآیند می پردازد، اما از آن جا که عملی بودن ترکیب فواصل از نظر محدودیت جریان ها و دور بودن فواصل زمانی از یکدیگر بررسی نشده است، از نظر دقت در سطح پایینی قرار دارد. تمامی روشهای اشاره شده در بالا تنها به دو فاکتور زمان و دما در بررسی این گونه فرآیندها توجه داشته اند، در حالی که یکی از موارد مهم در طراحی فرآیندها بررسی انعطاف پذیری، ایجاد نقشه های ساده تر فرآیند جهت کنترل و موارد ایمنی می باشد. این گونه بررسی ها در فرآیندهای پیوسته صورت گرفته است و نتیجه آن تقسیم واحدهای پیوسته به نواحی جداگانه تحت عنوان مناطق انتگراسیون یا مناطق فرآیند می باشد، تقسیم یک واحد فرآیندی به چندین منطقه مجزا و لزوم طراحی شبکه هایی که در منطقه خود واقع شده اند، راحتی کنترل واحد و کاهش لوله کشی های طولانی را به همراه دارد و نهایتا طراح با تعداد محدودی جریان در هر منطقه سرو کار دارد. از آن جایی که فرآیند های ناپیوسته در حال حاضر رنج وسیعی از تکنولوژیهای تولید مواد را به خود اختصاص داده اند، ایجاد سادگی در بررسی و کنترل آنها یکی از موارد مهم در طراحی این دسته از فرآیندها می باشد، به طوری که با رویکردی جدید به این فرآیندها و در نظر گرفتن سه فاکتور دما، زمان و تجزیه بندی منطقه ای به جای حالات قبل می توان موارد ایمنی، سادگی عملکرد و انعطاف پذیری این سیستم ها را بالا برد. روش جدید انتگراسیون فرآیند های ناپیوسته بر پایه تجزیه بندی منطقه ای، در این پروژه مورد بررسی قرار گرفته است، به طوری که تحت یک مثال مطالعاتی یک فرآیند ناپیوسته با سه فاصله زمانی به سه منطقه عملیاتی تقسیم، و انتگراسیون حرارتی هر یک از مناطق با توجه به این نکته که حداقل ارتباط بین مناطق مختلف وجود داشته باشد بررسی شده است ، در این میان از آن جا که انتگراسیون به روش فواصل زمانی از نظر مصرف انرژی بالا می باشد، بنابراین جهت کاهش انرژی مصرفی روش بر پایه انتقال حرارت غیر مستقیم توسعه یافته است. در این خصوص با استفاده از اصول تکنولوژی پینچ و رسم آنالیز آبشاری هر منطقه، فاصله دمایی که در آن انتقال و ذخیره انرژی صورت می گیرد مشخص گردیده، و با معرفی یک تئوری جدید بر مبنای تقسیم بندی دمایی جریان ها و استفاده از دو حداقل اختلاف دما در انتگراسیون حرارتی، سیستم ذخیره سازی طراحی و محاسبه شده است. بنابراین به طور خلاصه، این پروژه به ارائه روشی جدید برای انتگراسیون حرارتی یک واحد ناپیوسته بر اساس یک محدودیت جدید تحت عنوان محدودیت منطقه ای و با در نظر گرفتن تجزیه سازی منطقه ای می پردازد و نحوه توسعه آنالیز آبشاری، انتخاب سطوح یوتیلیتی و ارتباط بین فواصل زمانی مختلف را بیان می کند و هم چنینی تئوری جدیدی برای انتخاب سیستم ذخیره سازی با استفاده از تکنولوژی پینچ ارائه گردیده است.

نمودار نسبت توان به حرارت یا همان منحنی r یکی از پرکاربردترین منحنی ها در زمینه بهینه سازی یک سیستم خدمات جانبی می باشد. ولی این منحنی، عملکرد یک سایت کلی را تنها از منظر ترمودینامیکی با محاسبه راندمان تولید همزمان مدنظر قرار می دهد. در این تحقیق با توسعه این منحنی، دو بعد دیگر به آن افزوده ایم و در حقیقت این منحنی را کاربردی تر نموده ایم. اولین بعد در زمینه مسائل اقتصادی می باشد. با تعریف هزینه کلی سالیانه برای یک سایت کلی قادریم تا در هر نسبت r این هزینه را محاسبه و در نمودار مشابه منحنی r نمایش دهیم. دومین بُعد در زمینه مسائل آلایندگی هوا می باشد. برای این منظور با تعریف فاکتور آلایندگی و بکارگیری آن برای هر نوع آلاینده ناشی از هر نوع سوخت، قادریم تا در هر نسبت r میزان آلایندگی را محاسبه و در نموداری مشابه منحنی r رسم نماییم. بنابراین هدف اصلی از انجام این تحقیق توسعه منحنی r و وارد کردن مسائل اقتصادی و زیست محیطی به آن می باشد. منحنی توسعه یافته r می تواند کاربردهای گسترده ای داشته باشد که مهمترین آن انتخاب سوخت مصرفی یک سایت کلی بر اساس عملکرد ترمودینامیکی (بازدهی تولید همزمان)، هزینه کلی سالیانه و آلایندگی سالیانه مصرف آن نوع سوخت می باشد. در این تحقیق با ارائه دو نمونه مطالعاتی و در نظر گرفتن امکان تغییر سوخت برای یکی از آنها مسائل عملکردی، اقتصادی و زیست محیطی آن را بررسی نمودیم و مزایای استفاده از هر سوخت بر دیگری را مورد بحث قرار دادیم. منحنی توسعه یافته r که در این تحقیق ارائه شد، می تواند کاربردهای دیگری نیز در زمینه بهینه سازی مصرف سوخت یا بهبود عملکرد سیستم خدمات جانبی داشته باشد. یکی از پیشنهادات برای کارهای آتی در این زمینه می تواند گسترش این مدل از محاسبات cogeneration به محاسبات trigeneration باشد. در حقیقت می توان علاوه بر ترمهای توان و حرارت، ترم سرمایشی را نیز به این مجموعه افزود و کلیه این محاسبات را در این حالت انجام نمود. این کار می تواند با افزودن یک سیستم سرمایش جذبی به مجموعه سایت کلی امکان پذیر گردد. همچنین در این تحقیق از برخی از هزینه ها مانند هزینه اتمایز کردن سوخت مایع یا هزینه انبار سوخت گاز طبیعی، صرف نظر شد. در متن به این هزینه ها اشاره کاملتری شده است. در کارهای آتی می توان با افزودن این هزینه های جزئی، برآوردی دقیقتر از هزینه کلی سالیانه بدست آورد. در مجموع با کمک منحنی توسعه یافته r که در این تحقیق ارائه گشت، این امکان ایجاد می گردد که با یک روش گرافیکی ساده، تحلیلی جامع و کلی از مسائل عملکردی، اقتصادی و زیست محیطی یک سایت کلی بدست آوریم و بتوانیم شرایط عملکردی بهینه یا بهترین سوخت مصرفی بویلر این سایت یا نیروگاه تولید همزمان توان و حرارت را تعیین کنیم.

نیاز به انرژی پاک و کاهش تولید گاز های گلخانه ای، تلاش برای یافتن جای گزینی برای تولید انرژی را افزایش داده است. در بازار تولید انرژی، هیبرید پیل سوختی و توربین گاز، با سیستم هایی از چند ده کیلووات تا چندین مگاوات تولید انرژی الکتریکی را پوشش می دهند یک گزینه جالب می باشد. پیل سوختی یک مولد قدرت الکتریکی است که سوخت و اکسید کننده را به عنوان ورودی می گیرد و الکتریسیته را به عنوان خروجی تحویل می دهد و قابلیت تولید الکتریسیته با بازدهی بالا (35-55% برمبنای مقدار حرارتی پایین تر) و تولید آلاینده پایین را دارند. در میان انواع پیل های سوختی، پیل-های سوختی اکسید جامد دارای دمای عملیاتی بالا می باشند و به همین دلیل می توانند نقش مبدل داخلی را داشته باشند. این امر سبب می شود تا در این نوع پیل از سوخت های فسیلی نظیر گاز طبیعی بتوان بطور مستقیم مورد استفاده کرد. در این پروژه، سیکل ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و توربین گاز همراه با تزریق بخار به لحاظ ترمواکونومیکی مورد بررسی قرار می‎گیرد. . سیکل مفروض شامل کمپرسور هوا و سوخت، پیل سوختی اکسید جامد، محفظه احتراق و توربین گاز و بازیاب حرارتی تولید کننده بخار (hrsg) می باشد. با توجه به دمای بالای عملکرد پیل‎های سوختی اکسید جامد، استفاده از انرژی محصولات خروجی از آن مورد توجه قرار دارد و از آن جهت تولید بخار جهت تزریق به توربین بخار استفاده می شود، زیرا تحقیقات افزایش راندمان سیکل های همراه با تزریق بخار را نشان می دهد. طبق مطالعات انجام شده یکی از روش های تحلیل ترمواکونومیکی، استفاده از تحلیل اگزرژی که بر مبنای قانون دوم ترمودینامیک می باشد، لذا تحلیل اگزرژی، جهت کلیه اجزاء موجود در سیکل استفاده می‎گردد. در این پایان نامه، فصل 1، مقدمه ای است در خصوص نحوه کار پیل سوختی، مزایا و معایب، کاربرد ها و انواع پیل های سوختی. فصل 2 به پیل سوختی اکسید جامد به عنوان پیل سوختی مورد مطالعه در این پایان نامه می پردازد و هم چنین سیکل هیبرید پیل سوختی اکسید جامد و توربین گاز و مروری بر مطالعات انجام شده در این خصوص ارائه شده است. البته به تاریخچه توربین گاز همراه با تزریق بخار نیز که در این سیکل نیز استفاده شده اشاره شده است.. در فصل 3، به مدلسازی ترمودینامیکی کلیه اجزاء سیکل هیبرید پرداخته شده است. در فصل 4 نیز جهت تحلیل ترمواکونومیک ابتدا مفاهیم اگزرژی توضیح داده شده و تحلیل اگزرژی اجزاء سیکل و سپس موازنه اگزرژی کل سیکل مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت نیز تحلیل ترمواکونومیک سیکل با توجه به تحلیل اگزرژی انجام شده است. سپس چند تحلیل ترمواکونومیک ارائه شده در سایر منابع نیز ارائه شده است. در فصل 5 نیز نتایج عددی این پایان نامه، میزان بازگشت ناپذیری های (اتلاف اگزرژی) اجزاء سیکل و تحلیل پارامتری جهت 2 پارامتر تعیین کننده قیمت واحد انرژی و بازدهی اگزرژی ارائه شده است.

تعیین دقیق قیمت محصولات ÷تروشیمی از اهمیت بالایی برخوردار است. اهمیت این مسئله زمانی مشخص می شو که نیاز به تنظیم یک واحد پتروشیمی و مشخصات عملیاتی جهت دستیابی به قیمت مور نظر است.

یکی از وسیعترین زمینه ها در طراحی فرایند و بهینه سازی، سیستم های تسهیلات جانبی است. سیستم های تسهیلات جانبی برای واحدهای فراورش گاز معمولا بزرگ بوده و درجات آزادی زیادی را برای بهینه سازی فراهم می کنند. در عین حال ، از آنجا که تجهیزات، صد در صد قابل اطمینان نیستند ، لازم است احتمال خرابی ودوره های تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و اصلاحی برای کل واحد در نظر گرفته شود. کار حاضر به بررسی امکان سنجی انجام طراحی برای واحدهای جداسازی گاز با هزینه های سرمایه گذاری بالا، با توجه به قابلیت اطمینان ماشین آلات و عملکرد آنها پرداخته ، و این طراحی را با طراحی های صنعتی جاری مقایسه می نماید. کار حاضر بر پایه کار های انجام شده توسط aguilar و همکاران استوار است. سیستم تسهیلات جانبی انتخاب شده برای این مطالعه، "واحد تسهیلات جانبی کارخانه مایعات گازی سیری" است که در جزیره سیری در خلیج فارس در جنوب ایران واقع شده است. نتایج به دست آمده مزایای بیشتری را در طراحی جدید، یعنی در حدود 5 ? کاهش هزینه سالانه نشان داده است.

ماده حیاتی آب در گذشته منبع نامحدود و کم هزینه تصور می شد ، اما درحال حاضر( به دلیل توجه به محدودیت منابع آب ، شرایط زیست محیطی و تولید بالای فاضلاب صنعتی) نیاز به بررسی روش های کاهش مصرف آب مخصوصا درفرآیندهای صنعتی و شیمیایی که حجم بالای مصرف آب را به خود اختصاص می دهند احساس می شود . در این پروژه این مقصود با روش های انتگراسیون جرمی بررسی شده است . بر خلاف پروژه های انجام شده در این زمینه ، در این پروژه علاوه بر کمینه سازی آب ، هزینه های کلی فرآیند نیز بررسی شده است.روشهای مقدماتی کاهش تولید پساب و نحوه تولید پساب های مختلف پالایشی و شیمیایی بیان شده است . پس از آن تاریخچه و سابقه علمی موضوع مطرح ، روش های برنامه ریزی ریاضی برای کاهش مصرف آب و روش ونگ- اسمیت بررسی شده است. در ادامه روشهای گرافیکی– جبری انتگراسیون جرمی الحالواکی برای باز چرخانی مستقیم و شبکه تبادل جرم ، طراحی مبدل جرمی ، بهینه سازی اقتصادی مبدل جرمی و تحلیل شبکه های تبادل جرم همراه با مثال های کاربردی برای کاهش مصرف آب توضیح داده شده است . برنامه ریزی ریاضی به منظور کاهش مصرف آب و تولید پساب که شامل روش های برنامه ریزی ریاضی برای باز چرخانی مستقیم و برنامه ریزی ریاضی تحلیل mens و روش های کلی برنامه ریزی ریاضی انتگراسیون جرمی است ، در فصل سوم بررسی شده است . نهایتا سه واحد فرآیندی با استفاده از روش های فوق برای بهینه سازی مصرف آب کد نویسی شده ، نتایج نرم افزار و بحث و نتیجه گیری در مورد هدف پروژه بیان شده است .

پایان نامه حاضر با هدف تحلیل و بهینه سازی سیکل ترکیبی تولید توان، آب شیرین و سرمایش به بررسی و مقایسه سناریو های مختلف تولید همزمان توان و آب شیرین به همراه سرمایش هوای ورودی به کمپرسور می پردازد. این پایان نامه در 6 فصل ارائه می شود. فصول اول تا سوم به ترتیب به آشنایی با سیکل های ترکیبی و تولید همزمان، سیستم های شیرین سازی آب دریا و سیستم های خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور می پردازد. در فصل چهارم، 5 سناریو برای نیل به هدف تولید همزمان توان و آب شیرین مورد مطالعه قرار می گیرد و قیمت تولید توان و آب شیرین در هرکدام از سناریو ها در دو حالت بررسی می شوند: 1- بدون سرمایش هوای ورودی 2- به همراه سرمایش هوای ورودی. در این فصل همچنین با در نظر گرفتن قیمت های مشخصی برای فروش آب و برق به محاسبه سود سالانه حاصل از هریک از سناریو ها پرداخته شده است. نتیجه نهایی این است که، سناریوی پنجم به همراه سرمایش هوای ورودی که در آن، بخار کم فشار تولیدی در بویلر بازیاب با بخار خروجی توربین بخار مخلوط شده و به عنوان بخار محرک وارد آب شیرین کن می شود، دارای سود سالانه بیشتر نسبت به بقیه سناریو ها بوده و از لحاظ مقدار توان و آب تولید شده و بازدهی chp نیز وضعیت مناسبی دارد. بنابراین سناریوی پنجم به همراه سرمایش هوای ورودی، برای انجام عملیات بهینه سازی انتخاب می شود. بهینه سازی از دیدگاه اقتصادی در فصل پنجم و بهینه سازی از دیدگاه اگزرژتیکی به همراه تحلیل اگزرژی در فصل ششم انجام خواهد گرفت. در انجام بهینه سازی از جعبه ابزار ژنتیک الگوریتم نرم افزار متلب بهره گرفته شده است.

چکیده به منظور احداث نیروگاه بادی در هر منطقه اولین و مهمترین گام یافتن و تایید مناطق دارای پتانسیل مناسب باد برای نصب توربینهای بادی است.دراین مطالعه داده های میانگین ساعتی سرعت باد که در ارتفاع 30متری ودر فواصل زمانی 10 دقیقه طی یکسال (2003 میلادی) ثبت شده اند با استفاده از تابع چگالی احتمال ویبول مورد آنالیز قرار گرفت. با استفاده از این تابع توزیع فراوانی ماهانه وسالانه، همچنین پارامترهای تابع ویبول با استفاده از روشهای آماری تخمین زده شد. طبق نتایج بدست آمده ازآزمون نیکویی برازش(test goodness of fit) مقادیرتابع ویبول و مقادیر واقعی سرعت باد، مشخص گردید که این تابع برای تمام ماههای سال در منطقه مورد مطالعه مورد استفاده قرار گرفت.پس از آن از تابع ویبول برای تجزیه و تحلیل آماری ماهانه داده های سرعت باد و در نتیجه محاسبه صحیح چگالی توان باد وانرژی سالانه خروجی برای توربینهای نمونه استفاده گردید. در ادامه، مطالعات اقتصادی برای یک نیروگاه فرضی 60 مگاواتی (40 توربین 1500 مگاواتی)درحالت قطعی(deterministic) با دو روش ارزش فعلی خالص(net present value) ودوره بازگشت سرمایه انجام شد و اثرعدم قطعیت(uncertainty) برمیزان شاخصهای اقتصادی نیز به کمک شبیه سازی مونت کارلو تحلیل گردید.در تحلیل ریسک سرمایه گذاری مقادیرتوان سالانه شبیه سازی شده استخراج و بر اساس آن توزیع احتمال تجربی ارزش فعلی خالص مشخص گردید و پارامترهایی مانند درصد احتمال منفی ارزش فعلی خالص و میزان ارزش در معرض ریسک (value at risk) که شاخصهایی مفید در تحلیل ریسک مالی هستند به دست می آید. تمام مراحل محاسباتی فوق با استفاده از کدنویسی در نرم افزار visual basic انجام شده است. مطالعات فوق نشان می دهد که در این منطقه با توجه به مقادیر قابل توجه توان تولیدی برای توربینهای منتخب و مقدارارزش فعلی خالص مثبت در حالت قطعی ، پروژه مورد قبول سرمایه گذار خواهدبود واز طرفی به کمک نتایج شبیه سازی مونت کارلو این سرمایه گذاری دارای جذابیت قابل توجه و درجه ریسک سرمایه گذاری کمی می باشد.

در این پایان نامه با استفاده از تئوری ساختاری به طراحی سیستم های انرژی پرداخته و در نهایت طرحی برای عملکرد بهینه یک سیستم آب شیرین کن خورشیدی ارائه میگردد. برای بهینه سازی از روش الگوریتم ژنتیک و روش ضرایب نامعین لاگرانژ استفاده شده است.

در این کار از طراحی ساختاری برای بهینه سازی ترمودینامیکی و هندسی یک بویلر بازیاب استفاده شده است. انتروپی کلی که در کل بویلر بازیاب تولید می شود تحت قید حجم کل ثابت کمینه می شود. تابع هدف و قید کلی می باشند زیرا بر کل سیستم تعریف شده اند. بهینه سازی پیکربندی جریان سیستم باتوجه به متغیرهای دما و دبی گاز، دمای اشباع و حجم که در گستره وسیعی تغییر می کنند، انجام شده است. نتیجه های عمومی زیر برای یک بویلر بازیاب حاصل شده است. 1.با افزایش دمای ورودی گاز مقدار اختلاف دمای پینچ کمینه افزایش و حجمی که در آن پینچ کمینه رخ می دهد نیز افزایش می یابد. 2.با افزایش دبی گاز ورودی مقدار اختلاف دمای پینچ کمینه تغییر نمی کند اما در حجم بزرگتری تحقق می یابد. 3.کمینه مقدار انتروپی در حجمی رخ می دهد که پینچ کمینه محقق شده است. 4.با افزایش دمای اشباع و دبی گاز مقدار انتروپی تولیدی در حجم ثابت افزایش می یابد. 5.افزایش حجم تاثیر زیادی در مقدار افت فشار گاز دارد و با افزایش حجم مقدار آن کاهش می یابد. 6.با افزایش دمای اشباع تحت شرایط حجم ثابت دمای خروجی گاز و دمای سوپر هیتر افزایش می یابد ولی دبی بخار کاهش می یابد. 7.با افزایش دبی گاز تحت حجم ثابت قطر لوله های اواپراتور کاهش می یابد. 8.در آرایش لوله ها تعداد لوله هایی که در راستای عرضی قرار می گیرند بیشتر از راستای طولی درهر یک از اجزای بویلر بازیاب می باشند.

افزایش تقاضا برای انرژی، کاهش منابع انرژی سوخت فسیلی متداول و موضوعات محیطی، توجه زیادی را به سمت منابع انرژی های تجدید پذیر سوق می دهد. چون جهان امروز در حال مواجه با کمبود زیاد انرژی می باشد، پس انرژی می بایست به طریقی ایجاد، ذخیره و تبدیل به انرژی مفید جهت استفاده شود و توسط تکنیک های متناوب مورد استفاده قرار گیرد. برای طراحی مواد و سازه های با جذب انرژی بالا دو راهکار اساسی موجود است: یکی بهینه سازی سازه ها با استفاده از مواد متداول؛ و دیگری طراحی مواد با جذب انرژی جدید می باشد. در این مطالعه، سازه های کامپوزیتی مختلفی در نرم افزار abaqus مدل شده اند. مدل با مراجع معتبر صحت سنجی گشته است. بارگذاری استاتیکی و دینامیکی بر روی مدل اعمال می شود که در طی این بارگذاری ها مقدار نیروی تماس، انرژی داخلی جذب شده و میزان خیز سازه بدست آمده است. در حالت استاتیکی برای تبدیل انرژی ذخیره شده در سازه از صفحه پیزوالکتریک استفاده کرده و آنرا بر روی سازه مدل می کنیم. پیزوالکتریک انرژی مکانیکی ذخیره شده در مدل را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. با مقایسه حالت های مختلف در مدل بهترین هسته، بهترین پوسته، بهترین چیدمان در الیاف و در نهایت بهترین نوع پیزو برای بدست آوردن بیشترین مقدار انرژی داخلی و بالاترین جریان الکتریکی مشخص می گردد.

در این پایان نامه از روش آنالیز اگزرژی برای بهبود برج تقطیر از طریق الگوریتم بهینه سازی sa استفاده شده است. در ابتدا ، برج تقطیر به کمک حل دقیق و با توجه به نتایج بدست آمده از روش میانبر شبیه سازی شده و بازگشت ناپذیری در هر سینی برج محاسبه و مساحت زیر نمودار اتلاف اگزرژی به عنوان شاخص بازگشت ناپذیری در نظر گرفته شده است. پس از آن و با استفاده از الگوریتم بهینه سازی sa و با تغییر 7 متغیر ، سینی های خوراک ( تقسیم خوراک به 3 سینی )، دمای خوراک، فشار خوراک، تعداد سینی ها و میزان بازروانی، بیشینه بازیابی برای برج بدست آمده و حالت بهینه از لحاظ شاخص برگشت ناپذیری نیز بررسی شده است. در ادامه و با در نظر گرفتن پمپ جانبی و 8 متغیر آزاد برای بهینه سازی ، بیشینه بازیابی برای برج و حالت بهینه از لحاظ شاخص برگشت ناپذیری نیز محاسبه شده و نتایج با یهینه سازی مرحله قبل مقایسه شده است. در حالت بهینه سازی بدون پمپ جانبی 2/25% کاهش شاخص برگشت ناپذیری و رشد 7/3% بازیابی نسبت به نقطه شروع الگوریتم بهینه سازی بدست آمده است. در حالت با پمپ جانبی از لحاظ بازیابی حدود 10% و از لحاظ شاخص برگشت ناپذیری حدود 57% رشد داشته ایم که در نتیجه وجود پمپ جانبی از دید اگزرژی و بازیابی برای ما نامطلوب است.

یکی از مهمترین مسائل مربوط به محیط زیست در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، دفع مناسب گازهای هیدروکربنی زائد موجود در واحدها و مجتمع های صنعتی می باشد. از متداولترین روش های موجود برای دفع ایمن این گازها، سوزاندن آنها در فلرها و رهاسازی در محیط می باشد. بهینه سازی مصرف انرژی و کاهش آلاینده های زیست محیطی یکی از دغدغه های اساسی این صنایع بوده و از آنجایی که عمده ترین راه اتلاف انرژی در پالایشگاه های موجود در کشور و به طور کلی تمامی مراکز دارای سیستم های فلرینگ مانند: چاه های نفت، پالایشگاه های نفت و گاز، واحدهای فرآیندی، کارخانه های مواد شیمیایی، زباله سوزها و ...، همین سیستم فلرینگ بوده و عمدتا بیشترین میزان آلاینده های زیست محیطی نظیر co2 نیز از همین سیستم متصاعد می گردد، توجه به بهینه سازی عملکرد و اصلاح این بخش از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. بخش قابل توجه گازهای ارسالی به فلرها، ترکیباتی مانند: گاز طبیعی، اتیلن، پروپیلن، برش های چهار کربنه و هیدروژن بوده که از لحاظ اقتصادی بسیار با ارزش می باشند. می توان به کمک طراحی یک سیستم خاص جمع آوری و بازیافت گاز، میزان فلرینگ یک واحد صنعتی نظیر یک پالایشگاه را به طور چشمگیری کاهش داده و از این طریق گازهایی که تاکنون سوزانده می شدند را جمع آوری و سپس به عنوان خوراک واحدهای فرآیندی و سوخت گازی برای سیستم های موجود در واحد تبدیل نمود. پیرو این فرآیند آلودگی ناشی از سوختن گازها نیز به طور محسوسی کاهش خواهد یافت. علیرغم مزایای اقتصادی فراوان استفاده از سیستم های بازیافت گازهای فلر، عملیاتی کردن این ایده، بخصوص در واحدهای فرآیندی موجود در کشور با پیچیدگی های خاصی در رابطه با تکنولوژی های مورد نیاز، نظیر سیستم های متراکم سازی (به عنوان مثال کمپرسور با رینگ مایع)، و از سوی دیگر عدم صرفه اقتصادی بکارگیری این فناوری های گرانقیمت جهت بازیافت گازهایی که به طور متداول به عنوان ضایعات سوزانده می شوند، مواجه است. لذا با توجه به موارد فوق الذکر، بررسی سیستم های موجود جهت بازیافت گاز فلر مورد مطالعه قرار گرفت و بر پایه تکنولوژی های متداول و قابل دسترس یک سیستم بازیابی گاز فلر که دارای عملکردی قابل قبول به لحاظ فنی و توجیه بالای اقتصادی می باشد توسعه داده شد. در این طرح مدنظر است، به کمک طراحی یک سیستم خاص فشرده سازی با استفاده از تکنولوژی جت کمپرسور گاز و تکنولوژی های جداسازی و تصفیه متداول، میزان فلرینگ یک واحد صنعتی نظیر یک پالایشگاه را به طور چشمگیری کاهش داده و امکان جداسازی و بازیابی ترکیبات با ارزش از گاز فلر در داخل واحد مهیا گردد. آنالیز اقتصادی سیستم بازیافت گازهای ارسالی به فلر و همچنین آنالیز حساسیت پارامترهای عملکردی مدل های سیستم متراکم سازی جت کمپرسور گازی و نیز سیستم کلی بازیافت گاز فلر با استفاده از آنالیز اغتشاشات، از دیگر مباحث مورد بررسی در تحقیق حاضر می باشند. ارائه روش کاربردی و توجیه پذیر اقتصادی متراکم سازی با فناوری اجکتور گازی در سیستم مناسب جهت بازیافت گازهای ارسالی به فلر در مراکز فرآیندی با مقادیر فلرینگ نسبتا کم و دارای درصد پائین متان، فارغ از میزان پیچیدگی ساختار فرآیند واحد مورد مطالعه، دستاورد اصلی تحقیق حاضر می باشد.

چکیده واحد الفین از جمله صنایع پتروشیمی است که مصرف انرژی در آن بسیار بالا می باشد. هزینه انرژی مصرفی واحد اولفین حدود 70% ارزش محصولات بدست آمده از آن می باشد. اتیلن و پروپیلن- ماده اولیه اغلب صنایع پائین دستی پتروشیمی- طی فرایند شکست حرارتی هیدروکربن ها در کوره های واحد الفین تولید می گردد. شکست حرارتی هیدروکربن ها متداول ترین شیوه تولید الفین (اتیلن و پروپیلن) بوده و تحقیقات گسترده در این زمینه حاکی از آن است که این شیوه در آینده نیز تکنولوژی مطرح برای تولید اتیلن می باشد. اهمیت الفین ها در صنایع پتروشیمی به علت آمادگی آنها برای انجام فعالیت های مختلف شیمیائی بر روی مولکول های آنها و تبدیل آنها به مواد با ارزش افزوده بالا است که این ویژگی ناشـی از وجـود پیوند دوگـانه کربن– کربن (-c=c-) در مولکول های آن می باشد. طراحی بهینه سیستم سرمازای واحدهای الفین از پارامترهای تاثیرگذار در بهینه سازی کل واحد می باشد. ترتیب قرارگیری سیستم های جداسازی از قبیل برج تقطیر و غیره نیز تاثیر بسزایی در کاهش یا افزایش بار حرارتی مورد نیاز و هزینه های سرمایه گذاری دارد. در بخش اول پایان نامه با استفاده از روش حل دقیق برج تقطیر به تشریح روش حل و بهینه ساری آنالیز اگزرژی جهت تحلیل ترمودینامیکی برج تقطیر جدا از متن فرآیند با استفاده از الگوریتم تک هدفه تبرید شبیه سازی شده و دو هدفه ژنتیک، پرداخته شده است. در بخش دوم با توجه به بهینه سازی برج تقطیر در متن فرآیند، الگوریتمی برای ایجاد یکپارچه سازی های حرارتی در چیدمانها و محاسبه تابع هدف هزینه های سالانه کل سیستم ارائه شده و سپس با استفاده از روشهای سریع به طراحی، کدگذاری و حل ریاضیاتی جهت بهینه سازی توالیهای مختلف در موارد مطالعاتی پرداخته شده است. بمنظور کمینه سازی هزینه های سالانه از روشهای بهینه سازی الگوریتم ژنتیک و جستجوی هارمونی پیشرفته استفاده شده است. در نهایت با استفاده از این نتایج و روش ارائه شده، مساله جداسازی الفین با تمام اجزاء بررسی شده و چیدمان یکپارچه حرارتی بهینه برای آن انتخاب شده است. همچنین در تمام قسمتها نتایج با مراجع معتبر مقایسه و صحه گذاری شده و نشان از آن دارد که در تمامی موارد، دقت و سرعت بهتری نسبت به کارهای گذشته دارد. از آنجایی که سیستم تبرید و برجهای جداسازی در جداسازی گازها کاملاً به هم وابسته و کوپل می باشند، بنابراین طراحی سیستم یکپارچه جداسازی از اهمیت خاصی برخوردار است. در ادامه کار به ارائه یک روش سیستماتیک و جامع توانمند بر پایه تلفیق روش های ریاضی و دیدگاه های ترمودینامیکی جهت طراحی چرخه سرمازای مبرد چندجزئی به منظور استفاده در صنایع فرایندی دماپائین (واحد الفین) پرداخته شده است. در واقع در این روش، طراح با استفاده های نمودارهای به دست آمده از آنالیز ترکیبی پینچ و اگزرژی که یک درک تصویری کامل از نحوه آرایش چرخه سرمازا و فاصله آن با آرایش بهینه را منعکس می کند، به تغییر در ساختار و چیدمان تجهیزات در چرخه سرمازا پرداخته و به سمت آرایش بهینه، حرکت می کند. بمنظور کمینه سازی هزینه های سالانه از روشهای بهینه سازی الگوریتم ژنتیک و جستجوی مستقیم استفاده و مقایسه شده است.

یکی از موارد بازیابی انرژی، استفاده از حرارت گاز خروجی از توربین گاز میباشد. تجهیزی که بازیابی حرارتی را در این کاربردها انجام میدهد، بویلر بازیاب حرارت نام دارد. افت فشار گاز داغ عبوری از بویلر بازیاب سبب افت قدرت در توربین گاز میشود. لذا در این مطالعه پارامترهای طراحی بویلر بازیاب، از جمله پارامترهای ترمودینامیکی و هندسی، به عنوان پارامترهای تصمیم، با هدف افزایش قدرت توربین گاز در سیکل ترکیبی، بهینه شده اند. در این تحقیق، برای بررسی تاثیر بهینه سازی بر روی عملکرد بویلر بازیاب، مقایسه ای بین میزان حرارت تبادل شده، سطح انتقال حرارت مورد نیاز و بازده ی اکسرژی بویلر بازیاب در دو حالت پایه و بهینه ی طراحی، انجام شده است.

با توجه به محدودیت سوخت های فسیلی و اهمیت روز افزون مدیریت مصرف انرژی در این پایان نامه سعی شده است با بررسی سیستم سرمایش بخش خانگی کشور و همچنین تحلیل دقیق چند سیکل سرمایشی و تولید همزمان، جایگاه سیستم های تولید همزمان توان و تبرید را در سیستم سرمایشی کشور مشخص کند و با ارائه الگویی برای اصلاح وضع موجود تا سال 2050 میلادی، گامی ارزنده در بهبود سیستم انرژی کشور در این بخش بردارد. بدین ترتیب پس از پیش بینی میزان مصرف انرژی بخش سرمایش خانگی کشور بر اساس شرایط فعلی تا سال 2050 به تفکیک استان ها و نوع تکنولوژی مورد استفاده در کشور، به بررسی دقیق و پویای سیستم تبرید اجکتوری با امکان استفاده از انرژی خورشیدی و همچنین ارائه یک دستگاه تبخیر فیلمی غیرمستقیم، تحلیل و ساخت آن پرداخته شد. سپس 3 سیستم تولید همزمان توان و تبرید نیز بر اساس یک تقاضای تعریف شده از توان و سرمایش در طول یک روز نمونه به صورت پویا بررسی شد. همچنین برای پیش سرمایش کمپرسور سیکل توربین گاز، یک سیستم تولید همزمان جدید با استفاده از تبخیر فیلمی ارائه شده است. در پایان نیز به تاثیر به کارگیری 4 راهکار به صورت مجزا و همزمان پرداخته شده است. جایگزینی دستگاه های موجود با انواع پربازده تر، به کارگیری گاز طبیعی در کنار انرژی خورشیدی برای سرمایش، استفاده از تکنولوژی تبخیر فیلمی غیر مستقیم در کنار دستگاه های تبرید تراکمی و استفاده از سیستم های تولید همزمان چهار راهکار ارائه و بررسی شده بودند که پیشنهاد پایانی به کار بستن تدریجی این راهکارها در کنار هم تا سال 2050 بوده که منجر به کاهش 32 درصدی مصرف انرژی الکتریکی این بخش خواهد شد.

با توجه به تعداد زیاد سیستم های تولید همزمان در صنعت، بروی تجزیه و تحلیل این سیستم ها مطالعات زیادی انجام می شود. یکی از روش های گرافیکی برای انتخاب سناریوهای مختلف و بررسی روند پارامترهای تصمیم گیری بهینه، روش منحنی r می باشد. منحنی r میزانی از پارامترهای مختلف بر حسب نسبت توان به حرارت را نمایش می دهد. در این پایان نامه، منحنی r برای سیستم های گرس روت بهبود یافته و نمودارهای جدید معرفی می شوند. هزینه های طرح در تصمیم گیری و انتخاب، نقش بسزایی دارند. آلاینده های محیط زیست برای پروژه های بزرگ دارای اهمیت زیاد می باشند. مفاهیم اگزرژی کمک به تحلیل سیستم می کنند. در نتیجه نمودارهای جدید به بررسی هزینه کلی سالیانه، آلاینده های محیط زیستی، پارامترهای اگزرژتیکی و پارامترهای اگزرژواکونومیکی می پردازند. برای نمونه یک واحد lng به عنوان مورد مطالعاتی با سه سناریو مختلف بررسی می شود. نتایج نمودارها و داده ها می تواند در تصمیم گیری و انتخاب سناریو بهینه از لحاظ های انرژی، هزینه های سالیانه، اگزرژی و اگزرژواکونومیک کمک بسیاری بکنند. همچنین نتایج داده ها برای سناریوی بهینه در بهبود سناریو و اصلاح سناریو بهینه کمک می کنند.

در رساله حاضر سه آرایش مختلف سیکل های تبرید جذبی دو اثره لیتیوم بروماید/آب تحلیل شده و عملکرد آنها از دیدگاه ترمودینامیکی و اقتصادی مقایسه شده است. این بررسی با مدل سازی سیکل ها در نرم افزار ees انجام گرفته و خواص جدید و دقیق تر ترموفیزیکی محلول لیتیوم بروماید/آب به صورت توابع داخلی در نرم افزار تعریف شده است. نتایج حاصل نشانگر این مطلب است که آرایش های موازی و موازی معکوس هم از دیدگاه قوانین اول و دوم ترمودینامیک و هم احتمال وقوع پدیده کریستالیزاسیون بر آرایش سری برتری دارند. تحلیل ترمواکونومیکی این آرایش ها حاکی از این مطلب است که با تغییر شرایط عملکردی، هر کدام از انواع آرایش ها می تواند دارای قیمت محصول پایین تر بوده و از لحاظ ترمواکونومیکی بر دیگری برتری یابد. در ادامه کار یک سیکل ترکیبی دواثره-اجکتور پیشنهاد شده و عملکرد آن با سیکل متداول تبرید جذبی دو اثره مقایسه شده است. از مهمترین نتایج حاصل می توان به تأثیر به سزای استفاده از اجکتور در بهبود عملکرد سیکل های تبرید جذبی دو اثره اشاره کرد. به عبارت دیگر بازه ای از دماهای منابع گرمایی وجود دارد که برای استفاده در سیکل تک اثره بالا بوده ولی توانایی راه اندازی سیکل دو اثره را نداشته و یا سیکل دو اثره با استفاده از این منابع حرارتی ضریب عملکرد بسیار پایین دارد. سیکل ترکیبی در این بازه دمایی به طور چشمگیری بهتر از هر دو سیکل عمل می کند. بهینه سازی ترمواکونومیکی سیکل های مورد بررسی با هدف کمینه کردن نرخ هزینه محصول انجام گرفته است و نشان می دهد که سیکل ترکیبی در شرایط عملکرد بهینه خود علاوه بر اینکه به خوبی توانایی استفاده از منابع گرمایی دما پایین را دارد، در این شرایط دارای نرخ هزینه محصول پایین تری نسبت به مقدار مربوط به شرایط بهینه سیکل دو اثره است.

نگرانی های جهانی درباره ذخایر انرژی و محیط زیست نشان می دهد که انرژی باید به صورت کارآمدتر استفاده شود. به همین ترتیب، با رشد تقاضای جهانی برای lng و کشف منابع جدید گاز طبیعی، کارخانه های تولید lng بیش از گذشته توسعه یافتند. گاز مایع طبیعی (lng) یک منبع پرطرفدار سوخت پاک فسیلی است و جزء فرآیندهایی است که انرژی زیادی مصرف می کند، از این رو افزایش راندمان فرآیند مایع سازی، کاهش مصرف انرژی و صدور گازهای گلخانه ای را نتیجه می دهد. به علاوه چون کمپرسورها اغلب زیر خط بهینه کار می کنند، این خود دلیلی بر مصرف بیشتر انرژی در این پروسه خواهد بود. فرآیند "پیش سردسازی با پروپان- مخلوط سرد" (c3mr) شرکت apci به صورت گسترده به عنوان سیکل مایع سازی در خطوط تولید lng مورد استفاده قرار می گیرد. در این پروژه راهکارهایی جهت افزایش بازدهی سیکل و مصرف کمتر انرژی ارائه شده است که بدین ترتیب فعالیت کمپرسورها برای سیکل تبرید دوگانه c3mr بهینه شد. در ابتدا سیکل مایع سازی را در نرم-افزار اسپن پلاس مدل شده، سپس با به دست آوردن مقادیر بهینه اجزای مبرد مختلط، مجموع کار کمپرسورهای سیکل تبرید مورد مطالعه به حداقل رسانده شد.

تجارت جهانی گاز طبیعی مایع شده (lng) در طول دهه اخیر به بیش از دو برابر رسیده و ?? درصد از حجم معاملات انجام شده در بازار گاز مربوط به گاز طبیعی مایع شده می باشد. در طول این دهه، جهت بهبود تکنولوژی مایع سازی گاز طبیعی و رسیدن به مقیاس تولید با صرفه اقتصادی تلاش های عمده ای صورت گرفته است. برای رسیدن به این نقطه، مطالعه بر روی سیکل های مختلف تولید lng بسیار مورد اهمیت است. سیکل mfc که سیکلی سه طبقه و تحت لیسانس شرکت لینده می باشد یکی از مهمترین سیکل هایی است که در عرصه مایع سازی گاز طبیعی بسیار مورد توجه است. این سیکل دارای سه طبقه بوده و در همه طبقات آن از ترکیب چند مبرد استفاده شده است. همان طور که قابل پیش بینی است با انتخاب اصولی اجزای مبرد می توان به مقدار زیادی در هزینه کل و مصرف انرژی صرفه جویی نمود. در این پایان نامه، ابتدا یک سیکل سیکل mfc در نرم افزار اسپن پلاس شبیه سازی شده و سپس با تکیه بر متغیرهای تصمیمی نظیر اجزا مبرد مختلط و درصد مولی هر جز و همچنین بهره گیری از کدهای فرترن به کمینه نمودن میزان هزینه کل و بهبود میزان انرژی مصرفی همت گماشته شد و در پایان نیز نتایج مطلوبی حاصل گردیدکه از جمله این نتایج می توان به کاهش 16/3 درصدی در کار مصرفی کمپرسور، کاهش 95/2 درصدی در ظرفیت مبدل های حرارتی و همچنین کاهش حدودا 3 درصدی در میزان هزینه کل اشاره نمود.

یکی از موضوعاتی که در طراحی آبگرمکن های خورشیدی کمتر مورد توجه قرار می گیرد، توجه به چگونگی توزیع آب مصرفی در طول شبانه روز است. به عنوان مثال مصارف خانگی، تجاری، اداری و صنعتی هر یک توزیع خاصی برای مصرف آب گرم دارند. . اصولاً در نصب کلکتورها هدف جذب بیشترین تشعشع سالیانه، ماهیانه یا جذب بیشترین تشعشع براساس سردترین روز سال است. این درحالی است که می توان جهتگیری کلکتورها را طوری تعیین نمود که بیشترین جذب انرژی از یک سطح معین در طول روز همراه با بازده حرارتی بالاتر سیستم با توجه به ساعات مصرف و تغییرات دمای مخزن وجود داشته باشد. با بررسی تأثیر شیفت مصرف روی پارامترهای طراحی بخصوص روی جهتگیری کلکتورها این نتیجه حاصل شد که در زمانهای همزمانی مصرف آب گرم و جذب تشعشع با کاهش دمای مخزن راندمان کلکتورها افزایش می یابد. بسته به اینکه مصرف در ساعات قبل از ظهر باشد و یا بعد از ظهر کلکتورها به ترتیب به سمت شرق و غرب نسبت به جنوب گرایش می یابند. و برای ساعاتی که مصرف وجود دارد جهتگیری کلکتورها به سمتی است که حداکثر دریافت تشعشع وجود دارد. برای الگوهای مصرف کاربردی شامل آپارتمان مسکونی، واحد تجاری و ... با بررسی های انجام شده مشخص شد میزان صرفه جویی حاصل از بهینه سازی همزمان زوایای شیب و جهتگیری کلکتورها نسبت به حالت جذب حداکثری تشعشع بین 11 تا 14 درصد می رسد. با مقایسه سیستم های مستقیم و غیر مستقیم در حالت بهینه سازی همزمان پارامترهای طراحی شامل سطح کلکتورها، حجم مخزن ذخیره و زوایای شیب و جهتگیری کلکتورها مشخص شده است که در سیستم های غیر مستقیم نسبت به سیستم های مستقیم جهتگیری کلکتورها با توجه به نوع مصرف به دلیل تغییرات دمایی مخزن، تغییرات بیشتری نسبت به حالت جذب حداکثری تشعشع دارد و میزان این تفاوت به 17 درجه نیز می رسد.

در این مطالعه ابتدا یک سیستم سرمایشی( به همراه سیستم گرمایشی) که با هدف کاهش هزینه اولیه سیستم، و برای مناطق گرم و مرطوب طراحی شده است، معرفی شده است. در طرحی سیستم مذکور سعی شده است با استفاده از نوع معماری ساختمان و به کارگیری روش های سرمایشی ساده و طبیعی مانند بادگیرها، دودکش خورشیدی، کلکتورهای هوا گرم کن و ترکیب این سیستم ها با یک سیستم رطوبت زدایی دسیکنت خورشیدی، تا حد ممکن شرایط آسایش در داخل ساختمان تأمین گردد. در فرایند عملکرد این سیستم طراحی شده، جذب انرژی هورشیدی از طریق یک سیستم هواگرمکن خورشیدی، حذف رطوبت هوای ورودی به ساختمان از طریق یک چرخ دسیکنت، بازیاب حرارتی از طریق یک مبدل هوا به هوا و سرمایش هوا از طریق سیستم سرمایش تبخیری انجام می گیرد. سپس در ادامه ضمن مدل سازی قسمت های مختلف سیستم، عملکرد آن برای یک ساختمان نمونه در مناطق مذکور (گرم و مرطوب شمال و جنوب کشور) شبیه سازی شده است. با توجه به اینکه سیستم سرمایشی قالب در مناطق گرم و مرطوب کشور سیستم های سرمایش تبرید تراکمی می باشد، لذا مبنای محاسبات بر اساس میزان برق مصرفی انجام شده است. در این پژوهش سیستم طراحی شده برای شرایط آب و هوایی دو شهر بوشهر و بابلسر شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد این سیستم می تواند در طول روزهای گرم تابستان شرایط نسبتاً مطلوبی را در داخل ساختمان به وجود آورد و برای شهر بوشهر تا حدود 48 درصد و برای شرتیط آب و هوایی شهر بابلسر تا حدود 54 درصد به طور سالیانه از انرژی الکتریکی مورد نیاز برای تامین بار برودتی ساختمان بکاهد. همچنین در انتهای پژوهش، چگونگی تامین بار حرارتی ساختمان در طول روز از طریق کلکتور هواگرم طراحی شده مورد ارزیابی قرار گرفته است.

با توجه به نیاز روز افزون به انرژی برق و از طرفی افزایش ملاحظات زیست محیطی و به دلیل گستردگی و پیچیدگی روز افزون شبکه های برق سنتی، توجه بسیاری از کارشناسان به مبحث میکروگریدها جلب شده است. میکروگرید عبارتست از شبکه کوچکی که از منابع کوچک تولید انرژی تشکیل شده است. سیاست گذاری های انرژی در جهان به سمت تولید انرژی های برق پراکنده از طریق انرژی های نو و واحدهای تولید همزمان و همچنین استفاده از سیستم های ذخیره انرژی حرکت می کند. میکروگرید هم می تواند به شبکه ملی متصل باشد، هم به صورت مستقل کار کند. هر یک از منابع تولید انرژی در سیستم میکروگرید دارای محدودیت تولید توان هستند. به خصوص منابع تولید توان انرژی های تجدیدپذیر مانند فتوولتائیک و توربین بادی که توان خروجی آن ها کاملا وابسته به شرایط آب و هوایی دارد. همچنین هر یک از منابع نیز برای تولید هر کیلووات توان هزینه مشخصی را به شبکه تحمیل می کند. به همین دلیل برای تامین بار مورد نیاز در یک شبکه میکروگرید نیاز به مدل مدیریت هوشمند انرژی خواهیم داشت تا بتواند با توجه به محدودیت های منابع، ضمن تامین بار مورد نیاز، هزینه برق مصرفی را نیز کمینه کند. در این پایان نامه به اهمیت استفاده از سیستم ذخیره سازی در میکروگرید پرداخته شده است و اثر افزایش بازه زمانی مدیریت هوشمند انرژی در میکروگرید مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین از باتری به عنوان سیستم ذخیره سازی استفاده شده است. برای مدل سازی مدیریت هوشمند انرژی، کمینه شدن هزینه به عنوان تابع هدف انتخاب شده و محدودیت های منابع تولید در نظر گرفته شده است. تابع هدف و محدودیت های منابع با برنامه ریزی غیر خطی مدل شده است. در ابتدا مقایسه ای بین هزینه های برق مصرفی در شبکه میکروگرید با وجود باتری و بدون آن انجام گرفته است. سپس نشان دادیم که هرچه بازه زمانی که مدیریت هوشمند انرژی برای بهینه کردن شبکه میکروگرید به لحاظ هزینه در اختیار دارد بیشتر باشد، عملکرد میکروگرید را بهتر مدیریت کرده و هزینه ها را بیشتر کاهش می دهد. اثر افزایش قیمت برق شبکه برروی هزینه های میکروگرید را بررسی کرده و در نهایت میکروگرید را تنها با منابع انرژی تجدیدپذیر تشکیل دادیم و افزایش بازه زمانی مدیریت هوشمند انرژی را در این حالت نیز بررسی کرده، که هم اهمیت نقش باتری را نشان می دهد و هم اثر بسیار چشمگیر افزایش بازه زمانی در کاهش هزینه های میکروگرید.

اصلاح و بهینه سازی آب شیرین کن های خورشیدی، شبیه سازی آب شیرین کنهای خورشیدی و بررسی آنها در شرایط آب و هوایی شهرهای مختلف ایران با توجه به نیاز بشریت به آب شرب که مایه حیات می باشد و نظر باینکه کشور ایران دارای آبهای شور فراوان می باشد، به نظر می رسد تبدیل آب شور به شیرین امری ضروری می باشد. به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی می توان از انرژی خورشیدی برای تبدیل آب شور به شیرین استفاده نمائیم با توجه به شرایط آب و هوایی در روزها و ماه های مختلف سال در شهرهای مختلف کشور ، در هر شهر مشخص می شود که درچه زمانی ماکزیمم راندمان و تبدیل آب شور به شیرین را خواهیم داشت.

همچنین ?? رد نیروگاه دودکشخورشیدی مورد بررس ?? در این تحقیق، در ابتدا عمل شده است. سپس ?? تاثیر پارامترهای مختلفاز جمله دما و میزان تابشخورشید بر توان تولیدی بررس شده است. ?? نولوژی جهت تولید توان و آب شیرین ، معرف ?? استفاده از دودکشخورشیدی به عنوان ت ?? از هوا عمل م ?? و رطوبت زدای ?? در این مدل سیستم شیرین سازی آب شور، بر مبنای رطوبت زن با اسپری کردن قطرات آب به درون آن، مرطوب ?? کند. هوای محیط با گذر از بخش رطوبت زن از رطوبت ?? کند و بخش ?? النده عبور م ?? شود. سپس هوای گرم و خیس از روی لوله های چ ?? م تور، و با جذب اشعه ?? شود. سپس هوا با عبور از کل

در این پژوهش، عملکرد سیستم پیل سوختی اکسید جامد، توربین گاز و آب شیرین کن رطوبت زن و رطوبت زدا مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثیر برخی از پارامترها مانند فشار و دمای استک، ضریب مصرف سوخت، بازده توربوماشین ها و... بر روی توان و آب شیرین تولیدی مورد تحلیل قرار گرفته است. سپس عملکرد پیل سوختی به منظور تولید توان و آب بیان شده است. در این مدل سیستم آب شیرین کن بر مبنای رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا است. هوا در مبدل حرارتی بوسیله گازهای اتلافی توربین گاز گرم شده و در داخل رطوبت زن بوسیله پاشش قطرات آب مرطوب می شود. سپس هوا بر سطح خارجی لوله های رطوبت زدا چگالیده می شود. هدف این تحقیق مطالعه عملکرد مدل یکپارچه و خروجی های آن شامل توان و حرارت است. سیکل از لحاظ ترمواکونومیکی مورد بررسی قرار گرفت و به منظور کاهش هزینه ها و افزایش بازده اگزرژی با استفاده از الگوریتم ژنتیک مورد بهینه سازی قرار گرفت.

این تحقیق شامل بررسی سه گونه آب شیرین کن med، msf و ro است. که بررسی شامل ویژگی های ترمودینامیکی، اگزرژتیکی و اقتصادی است. ویژگی های ترمودینامیکی و اقتصادی گاهی در تضاد باهم هستند و تغییر در کارکرد آب شیرین کن مثل تغییر دمای بخار ورودی منجر به عملکرد با بازدهی بیشتر یا عملکرد اقتصادی آب شیرین کن می شود. پیدا کردن بهترین نقطه بستگی به میزان اهمیتی است که ما به اقتصاد یا بازدهی ترمودینامیک می دهیم. برای پیدا کردن نقطه بهینه از مدول بهینه سازی نرم افزار متلب و الگوریتم ژنتیک آن استفاده شده است. بحث دیگر ترکیب هر کدام از دو فن آوری med یا msf با ro است که در کیفیت محصول تولیدی اثر می گذارد. هفت حالت مختلف ترکیب بررسی شده است و حالت ساده ترکیب انتخاب گردیده است و در نهایت در محاسبات، نتیجه همین ترکیب نیز لحاظ شده است. برای صحت سنجی نتایج از کد deep و نتایج دیگر مقالات استفاده شده است. در نهایت نتیجه چند سری کد است که به ما امکان شبیه سازی این سه فن آوری را می دهد. بعلاوه می توان در طراحی آب شیرین کن، به حالت بهینه به وسیله الگوریتم ژنتیک رسید و یا آب شیرین کن را برای کوپل با شبکه بخار فرآیندی طراحی نمود که نمونه این محاسبات در فصل هفتم وارد شده است.

درحین پالایش نفت خام، بخشی از محصولات، در پسماند برج تقطیر در خلاء یا برخی دیگر از دستگاه های پالایش بر جا می ماند، این منابع به دلیل تولید حجم قابل توجهی از آلاینده های زیست محیطی، عملا از چرخه مصرف خارج شده اند. کیفیت نفت خام استخراجی به دلیل افزایش گوگرد و فلزات سنگین موجود در آن و کاهش گراویته آن در حال نزول است. دو عامل ذکر شده منجر به تحول عمیقی در پالایشگاه های دنیا شده است، تا با استفاده از تکنولوژی های جدید از جمله گازی سازی به بهره برداری از پسماندهای پالایشگاهی، کاهش ضایعات و آلودگی های تولید شده سوق یابند. گازی سازی، فرآیندی است، برای تبدیل مواد کربن دار به یک گاز قابل احتراق یا سنتزی، در برگیرنده ی واکنش کربن با هوا، اکسیژن، بخار و یا مخلوطی از این گازها، در شرایط زیر استوکیومتری و با تغذیه اکسیژن تحت کنترل، به منظور تولید یک محصول گازی. مطالعه حاضر از روش ترموسینتیک، بر پایه ثابت تعادل، به منظور مدل سازی فرآیند گازی سازی سود می برد.بهره گیری از فرضیات، روابط تجربی و روش های محاسباتی متناسب با مساله، همچنین پیاده سازی استراتژی های متعدد بر روی الگوریتم عددی حاضر با هدف پایدارسازی و حصول همگرایی، منتهی به شکل گیری مدلی عددی می گردد، که بر حسب شرایط اولیه، پیش بینی مشخصه های نفت سنگین قابل اجرا است.

صنایع بزرگ نیاز به مقدار زیادی بخار آب، الکتریسیته، توان مکانیکی و آب سرد دارند. در چنین صنایعی معمولا قسمتی وجود دارد که با مصرف سوخت و آب، این نیازها را برطرف می کند. این بخش از سیستم شامل یک شبکه بخار است که می تواند دارای سطوح مختلفی از فشار و دما و همچنین جریان بخار با دبی مختلف باشد. در نتیجه این سیستم ها شامل پارامتر های مختلف می شوند و درجه آزادی های زیادی برای بهبود عملکردشان وجود دارد. در این پایان نامه به مدل سازی، بهینه سازی و بررسی قابلیت اطمینان در یک سیستم تولید همزمان توان و حرارت که دارای شبکه بخار با 4 سطح فشار است، می پردازیم. بیان عملکرد هر سیستم نیازمند شبیه سازی آن است. لذا در این پروژه با استفاده از مدل های ریاضیاتی و اقتصادی، اجزای سیستم شبیه سازی شده و سپس کل سیستم مدل می شود. با به کارگیری یک مدل هدف گذاری کار محوری، پتانسیل تولید همزمان تخمین زده می شود و دمای هریک از سطوح فشار تعیین می شود. مدل هدف گذاری به کار رفته در این پروژه دارای بالاترین دقت در میان مدل های موجود است، بنابراین نیازی به بهینه سازی دمای سطوح نیست. در مرحله بهینه سازی، ابتدا بهترین چیدمان برای توربین های بخار در نظر گرفته شده است و سپس با ترکیب مدل هدف گذاری و تابع هدف و استفاده از ابزار الگوریتم ژنتیک در نرم افزار متلب ، فشار های بهینه ی سیستم تعیین می شود. اگرچه سیستم طراحی شده دارای بهترین عملکرد و کمترین هزینه است اما بخش قابل توجهی از هزینه ها به دلیل از کار افتادگی ناگهانی سیستم یا بخشی از آن است. به همین دلیل قابلیت اطمینان ساختار بهینه شده با به کارگیری روش مارکوف بدست می آید و با افزایش تعداد تجهیزات در سیستم بهینه، چگونگی بهبود قابلیت اطمینان نشان دادهمی شود. در نهایت، مجموع میزان سود و کاهش هزینه در سیستم بهینه برابر 6 میلیون دلار در سال بدست آمد و قابلیت اطمینان سیستم از 97 درصد به 9/99 درصد ارتقا یافت.

در میان صنایع نفت و گاز، تقطیر مهم ترین و پرکاربردترین تکنولوژی جداسازی می باشد. از آنجا که انجام فرآیند تقطیر مستلزم مصرف انرژی در قالب یوتیلیتی بوده، به کارگیری پمپ حرارتی به عنوان یکی از کاربردهای مناسب جهت کاهش مصرف انرژی در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته است. پیچیدگی حاصل شده در فرآیند های ترکیبی عملیات آن ها را دشوار کرده و با توجه به افزایش تأکید بر عملیات واحد کارآمد و ایمن، طبیعی است که موضوع کنترل پذیری فرآیند به عنوان یکی از مراحل اولیه طراحی مورد اهمیت قرارگیرد. در اثر حاضر سعی شده است یک روش شناسی کارآمد جهت تحلیل کنترل پذیری انتگراسیون صحیح برج تقطیر و پمپ حرارتی ارائه گردد. در ادامه، مطالعه ی موردی بر روی ستون پروپان زدا واحد 107جداسازی ان.جی.ال فاز 4 و 5 منطقه ی پارس جنوبی با اعمال روش شناسی ارائه شده، صورت گرفته است. بدین منظور، نخست شبیه سازی پایای رتروفیت برج تقطیر مورد نظر از طریق تلفیق با دو سیستم پمپ حرارتی مکانیکی تراکم بخار و انبساط مایع محصول پایین انجام شده است. در مرحله بعد با تنظیم صرفا کنترلرهای سطح و فشار، شبیه سازی در حالت دینامیکی اجرا شده و پس از پایداری به کمک محیط طراحی کنترلی نرم افزار aspen dynamics، ماتریس های فضای حالت که معرف رفتار دینامیکی سیستم می باشند محاسبه گردیده و در نهایت با بهره مندی از نوار ابزار سیستم های کنترلی نرم افزار محاسباتی matlab معادلات فضای حالت خطی، تابع انتقال و پاسخ فرکانسی بعد از اعمال روش کاهش مرتبه مدل محاسبه گردیده اند. سپس به کمک روش تجزیه مقادیر منفرد ماتریس پاسخ فرکانسی، شاخص های کنترل پذیری در حالت پایدار و حوزه فرکانس برپایه کنترل پذیری ورودی- خروجی و رد اغتشاشات تحت کنترل غیر متمرکز محاسبه شده و مناسب ترین جفت متغیرهای تنظیم شونده-کنترل شونده که دارای مقاومت دینامیکی بالا در برابر اغتشاش، حداقل تعاملات حلقه های کنترلی، بهترین جهت پذیری ورودی و معکوس پذیری ماتریس بهره پایدار برای کنترل خروجی انتخاب شده اند. متغیرهای ورودی از نوع حرارت در مبدل های حرارتی با دماهای متناظر در سیستم کنترل آبشاری جایگزین شده و نتایج به دست آمده بهبود شاخص های کنترل پذیری را نشان می دهند. علاوه براین، نتایج حاصل شده ویژگی های کنترل پذیری مناسب تری در به کار گیری پمپ حرارتی مکانیکی تراکم بخار نسبت به پمپ حرارتی انبساط محصول پایین را نشان می دهند.

فرآیند رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا(hd ) یکی از روش های شیرین سازی آب های شور در ظرفیت های پایین است که طی دو دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش فرآیند hd با جریان متقاطع آب و هوا بر روی آکنه منظم، با چرخه بسته آب و جریان باز هوا مدنظر می باشد و کاربرد آن در گلخانه به منظور شیرین سازی آب دریا با استفاده از انرژی خورشید مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا مدل سازی دقیقی از فرآیند رطوبت زنی بر مبنای روش اولاندر با کمترین فرضیات ساده کننده انجام شده که با لحاظ نمودن تشکیل مه در جریان هوا توسعه یافته است. با ساخت یک دستگاه آزمایشگاهی و انجام تست های مختلف بر روی آن ضمن ارزیابی صحت و دقت مدل، ضریب انتقال جرم بر روی آکنه برای شرایط عملکردی آب شیرین کن hd تعیین گردید. در ادامه ضمن بررسی تاثیر پارامترهای مختلف در عملکرد فرآیند، عوامل تاثیرگذار بر ایجاد و توسعه منطقه مه آلود بر روی آکنه مورد بررسی قرار گرفت. در فرآیند رطوبت زدایی با توجه به مشکلات عملیاتی، بهره برداری و هزینه بالای استفاده از انواع چگالنده ها، استفاده از فرآیند رطوبت زدایی تماس مستقیم بر روی آکنه مورد ارزیابی قرار گرفت. مدل سازی فرآیند رطوبت زدایی با روشی مشابه فرآیند رطوبت زنی انجام شد و مشاهده گردید که شرایط ایجاد منطقه مه آلود در این فرآیند نیز وجود دارد. بدین ترتیب در این پژوهش مدل سازی دقیق و کاملی از فرآیند hd با درنظر گرفتن امکان تشکیل مه بر روی آکنه با جریان متقاطع آب و هوا انجام شد. با توجه به تعدد پارامترهای تاثیرگذار بر عملکرد فرآیند hd، روشی برای تحلیل حساسیت مدل به منظور شناسایی پارامترهای کلیدی ارایه گردید. همچنین با توجه به وجود منابع مختلف خطا در ورودی های مختلف مدل، روش تحلیل عدم قطعیت خروجی های مدل نسبت به عدم قطعیت ورودی های مختلف ارایه و برای آب-شیرین کن مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه طرحی برای استفاده از آب شیرین کنhd برای شیرین سازی آب دریا به منظور تامین آب مورد نیاز یک گلخانه پیشنهاد و اجزای آن به صورت جداگانه در محیط نرم افزر matlab شبیه سازی گردید. در انتها با درنظر گرفتن یک گلخانه کوچک در منطقه ای در جنوب کشور، طراحی پایه اجزای اصلی سامانه ترکیبی انجام شد. با استفاده از حل مدل به صورت دینامیکی، عملکرد این سامانه در تولید آب شیرین در طول روز و برای روزهای مختلف سال مورد ارزیابی قرار گرفت.

در اکثر واحد های پالایشگاهی همواره مقداری از گاز به دلیل مسایل فرآیندی و یا نقص تجهیزات، از خط فرآوری خارج شده و در مشعلهایی دور از واحد سوزانده می شود. به دلیل مسائل زیست محیطی و همچنین با ارزش بودن گازهای ارسالی به مشعل، بازیافت این گازها مورد توجه قرار گرفته است. در این پروژه، پس از بررسی روشهای متداول بازیافت گازهای ارسالی به مشعل، روش جداسازی تقطیری گازها برای دستیابی به محصولات قابل فروش و ارزشمند مورد تحلیل قرار گرفته است. به این منظور ابتدا فرآیندی شامل دو برج تقطیر دما پایین، برای بازیافت هیدروکربن های موجود در گاز طراحی شد. این فرآیند برای فشار های مختلف، طراحی و شبیه سازی شد تا محدوده فشار مناسب انتخاب گردد. سپس طراحی مکانیکی تجهیزات طرح، بر اساس محدوده فشار بهینه انجام گرفت تا با تحلیل فنی اقتصادی، توجیه پذیری اقتصادی طرح بررسی شود. هزینه های عملیاتی سالانه، هزینه سرمایه گذاری و درآمدهای ناشی از فروش محصولات طرح محاسبه و بر اساس آن نتایج، سودآوری طرح مورد بررسی ارزیابی قرار گرفت. میزان سرمایه گذاری لازم برای فشارهای مختلف بین 6 تا 9 میلیون دلار است. درآمد حاصل از فروش محصولات بازیافت، سالانه 3.5 تا 4 میلیون دلار خواهد بود. محدوده بهینه فشار از نظر اقتصادی، بین 5 تا 15 بار است و بازگشت سرمایه در این محدوده، در نرخ های بهره 8 تا 15 درصد، 3 تا 4 سال خواهد بود. در نهایت با استفاده از تحلیل اکسرژی اکونومیک، اتلاف اکسرژی تجهیزات مختلف و نقاط بحرانی اتلاف اکسرژی شناسایی و روش هایی برای افزایش راندمان طرح ارائه شد.

یکی از مهم¬ترین منابع اتلاف آب و حرارت در نیروگاه¬های حرارتی موجود در حاشیه¬ی دریاها، سیستم آب خنک¬کن یکبارگذر می¬باشد. در جریان انجام این فرآیند مقدار قابل توجهی حرارت به هدر می¬رود که این مساله علاوه بر هزینه¬زا بودن، به علت بالا بودن نسبی دمای آب خنک¬کن برگشتی از کندانسور باعث پاره¬ای از مشکلات عملیاتی و بهره¬برداری می¬گردد. علاوه بر این وارد شدن آب خنک¬کن برگشتی با دمای بالا به دریا و یا رودخانه که معمولا حامل بعضی از ترکیبات شیمیایی مضر می¬باشد موجب بروز و انتشار آلودگی¬های حرارتی، بیولوژیکی و شیمیایی در محیط زیست می¬شود. لذا بازیابی حرارت از آب خنک¬کن برگشتی به دریا امری ضروری است. در این پژوهش، بازیابی حرارت از آب خنک‏کن برگشتی به دریا جهت تولید آب شیرین در نیروگاه¬های حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور در ابتدا سیستم آب شیرین¬کن¬های حرارتی‏ مدل¬سازی شده و سپس مدل¬های ترمواکونومیکی (بر پایه¬ی تحلیل اگزرژی و اقتصادی) مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه با استفاده از الگوریتم ژنتیک، تابع هزینه¬ی کلی آب شیرین تولیدی بهینه گشته و مقادیر بهینه¬ی متغیرهای تصمیم محاسبه شدند. همچنین اثرات بازیابی حرارت بر میزان مصرف بخار و هزینه¬ی آب شیرین تولیدی در این کار پژوهشی بررسی شده است. نتایج حاصله نشان می¬دهد بازیابی آب و حرارت از سیستم آب خنک¬کن تاثیر به¬سزایی بر کاهش هزینه¬ی آب شیرین تولیدی دارد.

دور ریزی آب از درام های بویلر بازیاب حرارت سیکل های ترکیبی یکی از منابع مهم اتلاف آب و حرارت در این نوع نیروگاه ها به شمار می آید. بنابراین بازیابی آب و حرارت از آب دورریز شده بسیار با اهمیت به نظر می رسد. در این پایان نامه بازیابی آب و حرارت از این آب در تولید آب شیرین از یک منبع آب کمکی (چاه یا رودخانه) و گرمایش غیر مستقیم فضا مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور چیدمان هایی از دو سیستم بازیاب ارائه می شود. سیستم اول که از یک آب شیرین کن چند مرحله ای تراکم بخار گرمایشیmed-tvc استفاده می کند تنها به منظور تولید آب شیرین بکار گرفته می شود. در حالی که سیستم دوم که از یک آب شیرین کن چند مرحله ای تبخیر ناگهانی با باز گردش آب شور msf-br به عنوان بخش اصلی خود استفاده می کند قسمتی از گرمای آب دورریزی در گرمایش فضا (در نیروگاه) به کار می گیرد. در ابتدا این سیستم ها مورد تحلیل ترمودینامیکی قرار می گیرند. در گام بعد با به کار گیری یک تحلیل ترمو اکونومیک (که بر پایه روش اقتصادی نیازمندی های در آمدی کل trr بنا شده) هزینه جریان های خروجی سیستم مشخص می گردد. در انتها با بهینهسازی تابع هزینه آب شیرین تولیدی با توجه به محدودیت های موجود کمترین مقدار هزینه آب تولیدی تعیین می گردد. الگوریتم مورد استفاده در فرایند بهینه سازی الگوریتم ژنتیک می باشد. تمام مراحل مدل سازی ها و تحلیل ها در محیط برنامه نویسی نرم افزار matlab انجام می گیرد. نتایج حاصل شده نشان می دهد که آب شیرین کن های گرمایی با توجه به ویژگی هایشان گزینه مناسبی برای بازیابی آب و حرارت از آب دورریز شده بویلر های بازیاب حرارت سیکل های ترکیبی می باشند و امکان بازیابی تا درصد های بالایی را فراهم می آورند. همچنین تاثیر به کارگیری آب دورریزی در تولید آب شیرین، در کاهش مصرف سوخت، کاهش قیمت آب تولیدی و کاهش تولید آلاینده کربن دی اکسید قابل ملاحظه است.

ایران دارای منابع غنی انرژی های تجدیدپذیر و هسته ای از جمله : متوسط تابش خورشید 23/19 مگاژول بر مترمربع ، پتانسیل کلی انرژی بادی حدودmw 30000 ، پتانسیل زیست توده 132 میلیون تن معادل بشکه نفت خام ، پتانسیل برق آبی mw 26000 و دیگر پتانسیل های زمین گرمایی ، دریایی و اورانیوم است. از طرف دیگر تقاضای انرژی متناسب با توسعه اقتصادی و جمعیت کشور افزایش می یابد. استفاده فزاینده از سوخت های فسیلی موجب کاهش سطح منابع فسیلی و مشکلات زیست محیطی فراوان شده است. در این میان بخش تولید توان وظیفه کلیدی در توسعه اقتصادی- اجتماعی کشور را دارد ، در عین حالی که با سهم 2/30 درصدی از انتشار دی اکسید کربن ، بزرگترین آلاینده زیست محیطی کشور نیز بحساب می رود. بنابراین ورود فناوری های کم کربن در این بخش باید تسریع شود. در این پایان نامه با مطالعه وضعیت فعلی عرضه و تقاضای انرژی الکتریکی در ایران ، روند های محتمل برای آینده تولید برق در کشور بررسی و پاسخ های محتمل برای این پرسش که (( تقاضای آینده برق چه مقدار است و چه زمانی ، چه نیروگاه هایی و با چه ظرفیتی باید ساخته شود تا بتوان تقاضای برق را به نحو مطلوبی و با در نظر گرفتن تمام شرایط اقتصادی و زیست محیطی ، تامین کرد؟)) واکاوی می گردد. در این راستا به کمک داده های سری زمانی در سال های 1390-1377 و به روش حداقل مربعات معمولی مدل تقاضای برق برآورد و در سه سناریو تا سال 1420 تقاضای برق تخمین زده می شود. در سناریو رشد پایین تقاضا ، رشد متوسط سالیانه مصرف برق 2/5% در سناریو رشد متوسط تقاضا ، 7/6% و در سناریو رشد بالای تقاضا ، 9% می باشد. همچنین سمت عرضه به کمک نرم افزار leap برای 30 سال آینده شبیه سازی شده و سناریو های مختلفی برای قیمت سوخت نیروگاه ها ، واردات و صادرات و توسعه انواع فن آوری های تولید توان طراحی می شود. نتایج بدست گویای این مطلب است که سهم منابع فسیلی از کل تولید برق تا سال 1420 در سناریو ادامه روند فعلی و سوخت های فسیلی بالای 90% باقی می ماند و همزمان سطح انتشار دی اکسید کربن تقریبا به 800 میلیون تن می رسد. در حالیکه اگر سیاست های توسعه فن آوری های کم کربن ، تجدیدپذیر و هسته ای اتخاذ گردد سهم منابع فسیلی به 35 درصد کاهش یافته و سطح دی اکسید کربن انتشار یافته در سطح سال پایه (1390) یعنی 160 میلیون تن باقی می ماند. همچنین هزینه اجتماعی سناریو مبتنی بر فناوری های کم کربن با سوخت فسیلی از تمام سناریو ها پایین تر می باشد و در میان مدت مناسب برای توسعه نیروگاه ها به نظر می رسد و سناریو فناوری های کم کربن ، تجدیدپذیر و هسته ای در بلند مدت برای توسعه نیروگاه ها انتخاب می شود.

وجود منابع سرشار گازی در مخازن مشترک ایران و لزوم بهره¬برداری و صادرات بیشتر، طراحی و بهینه¬سازی سیکلهای مایع¬سازی¬ گاز¬ طبیعی به منظور صادرات گاز به مسافتهایی بیش از km3000 را به هدفی مناسب و پر¬منفعت برای محققان تبدیل کرده است. در صنعت مایع سازی گاز طبیعی بالغ بر 10% حجم گاز خوراک ورودی صرف تولید توان لازم برای کمپرسورهای تولید سرما می شود. کاهش این حجم مصرف با به کارگیری سیکلهای پیچیده که دارای طبقات فشاری متعدد و نیز کمپرسورهایی با ورودی-خروجی های جانبی باشد میسر می شود. ضمناً برای افزایش کارایی یک سیکل می باید از تجهیزات دیگری مثل مبدلهای زیرسردساز، پیش اشباع کن، اکونومایزر، پس سردساز، سوپرهیتر یا ریبویلر استفاده کرد. برخی از گزینه های فوق نمی توانند در حضور یکدیگر وجود داشته باشند و وجود یکی منجر به عدم حضور دیگری خواهد شد. انتخاب بین چیدمانهای مختلف کمپرسور و سطوح فشاری نیز یک گزینه تصمیم گیری است که انتخاب هر سناریو موجب گسستگی در معادلات موازنه جرم و حرارت در سیکل می گردد. مسائلی که در آنها تصمیم گیری بین چند گزینه طراحی مطرح می شود نیاز به مدل سازی با ریاضیات گسسته پیدا می کنند. یکی دیگر از گزینه های طراحی در سیکلهای سرمایش عمیق انتخاب و بهینه سازی نوع مبرد می باشد. خواص مبردها در بازه دما به صورت غیرخطی تغییرات زیادی دارد و غیر خطی شدن معادلات گسسته، زمان و پیچیدگی حل مسائل را افزایش می دهد. برای حل مسائل سرمایش عمیق 2 روش متمایز پینچ-اگزرژی و روش تشکیل ساختار ریاضیاتی وجود دارد که هر یک مزایا و معایب خود را دارد. در این رساله سعی در به کارگیری نکات قوت این دو روش داریم تا با به کارگیری این دو ابزار قدرتمند روندی جدید در طراحی سیکلهای کرایوجنیک پیچیده چند طبقه و چند جزئی مطابق با نیاز محیطی هر طرح ارائه دهیم. روند ارائه شده به 3 مرحله مجزا تفکیک شده است که در مرحله اول طراحی پارامترهای مهمی همچون دمای جدایش بین سیکلی، درصد ترکیبات مبرد و فشار پایه در مکش کمپرسورها با استفاده از اصول تجربی و تئوری تشریح شده در فصل 4 تعیین می شوند. در مرحله دوم با تشکیل یک ساختار سرمایشی و در نظر گرفتن هزینه های عملیاتی و سرمایه ای و با کمینه سازی هزینه سالانه بهترین ساختار و چیدمان کمپرسورها و سطوح فشاری سیکل با استفاده از تعامل بین ریاضیات گسسته غیرخطی و پینچ اگزرژی پیدا می گردد. در مرحله سوم طراحی که شامل در نظر گرفتن تجهیزات متنوع سرمایشی مثل زیرسردساز، پیش¬اشباع¬کن، پس-سردساز، ریبویلر، سوپرهیتر و اکونومایزر و گزینه¬ها و چیدمانهای مختلف قرارگیری این تجهیزات در فرایند است بررسی می شود تا سیکل به دست آمده در این رساله از نظر کار مصرفی کمپرسورها بهینه گردد. روش ارائه شده در یک مثال نمونه به کارگرفته می شود و کاربری و الگوریتم به دست آمده بر روی این مثال نشان داده می شود. مقدار کار کمپرسور مورد نیاز برای مایع سازی یک کیلوگرم گاز طبیعی در مراحل اول، دوم و سوم این مثال دائما کاهش یافته و به ترتیب برابر با (kj/kg) 1303، 1169.13 و 1103.17 می باشد که نسبت به کار کمپرسور در سیکلهای رایج این صنعت صرفه جویی بالغ بر 1/7 درصد را نشان می دهد.

در فصول گرم سال، همزمان با افزایش شدت تابش خورشید و گرم تر شدن هوا، نیاز به تأمین برودت و به خصوص نیاز به تولید یخ برای کاربردهای مختلف (اعم از مصارف خوراکی و یا استفاده برای نگه داری مواد فاسد شدنی و دارویی) به طور جدی احساس می شود. برای پاسخ به این نیاز، طراحی و ساخت دستگاه یخ ساز خورشیدی مورد توجه قرار گرفته است که از شار حرارتی خورشید برای ایجاد سرما استفاده می نماید. اساس کار این دستگاه یک سیکل جذب جامد است که از متانول به عنوان مبرد و کربن فعال به عنوان جاذب استفاده می کند. سیکل مذکور بدون استفاده از برق، صرفاً با استفاده از اختلاف دمای شب و روز طی یک فرآیند ترمودینامیکی گرما را از محفظه ی یخ ساز خارج کرده و به محیط منتقل می کند

شرایط جهانی مصرف انرژی در حال حاضر، نیاز به منابع جایگزین آن را بیش از پیش نشان می دهد. در قرن اخیر، افزایش قابل توجه استفاده از منابع فسیلی، دورنمای نگران کننده ای را از پایان بهره برداری از این منابع ترسیم می کند. علاوه بر موارد ذکر شده، بحران آلودگی های زیست محیطی، ناپایداری قیمت ها و معضل های ناشی از وابستگی کشورها به منابع محدود انرژی تجدیدناپذیر، سیاستگذاران کشورهای توسعه یافته را به صرافت یافتن منابعی جدید و قابل اعتماد انداخت. در همین راستا سرمایه گذاری های زیادی برای توسعه استفاده از انرژی هسته ای انجام شد و نتایج نسبتاً خوبی را هم به همراه داشت. اما در دهه های اخیر، نمایان شدن مشکلات امنیتی و زیست محیطی این انرژی جایگزین، ادامه گسترش آن را با چالش مواجه کرد. این مشکلات، کارشناسان انرژی کشورها را به فکر منابع کمتر استفاده شده بشر یعنی انرژی های تجدیدپذیر انداخت. از معروفترین این منابع می توان به انرژی خورشیدی و بادی اشاره کرد که با وجود انواع نتایج مطلوبشان از جمله در صنعت نیروگاهی، استفاده از از آن ها به عنوان سوخت تا امروز به شکل تجاری میسر نبوده است. اما یکی از منابع به تازگی محبوب شده انرژی های تجدیدپذیر که قابلیت استفاده به عنوان سوخت را دارند، سوخت های زیستی نام دارند. از میان این سوخت ها که ریشه کاملاً زیست محیطی دارند، بیواتانول و بیودیزل به دلیل امکان استفاده از آن ها در وسایل نقلیه به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. بیودیزل سوخت پاکی است که از به عنوان جایگزین گازوئیل یاد می شود. برای تولید بیودیزل در ابعاد تجاری به نوعی روغن و الکل به عنوان خوراک و البته واحدی با تجهیزات فرایندی نیاز است. با توجه به نگرانی های شدید این روزهای دنیا در رابطه با موضوع تأمین انرژی، مطلوب است که واحد تولید این سوخت با شرایط بهینه و اصلاح شده انرژی مورد استفاده قرار گیرد. ما بنابر توضیحات ارائه شده، تصمیم گرفتیم که ضمن بررسی واحد تولید بیودیزل، با اعمال اصلاحاتی طراحی های جدیدی ایجاد کرده و آن ها را از منظر مصرف انرژی و شرایط اقتصادی مقایسه کنیم. برای این منظور ما دو واحد تولید بیودیزل را که یکی از روغن سویا و دیگری از روغن پسماند خوراکی تأمین شود، بر اساس یک طراحی مبنا، با ظرفیت (ton/year) 160000 و با استفاده از نرم افزار hysys شبیه سازی کرده و هزینه های عملیاتی و اولیه ناشی از آن را برآورد کردیم. در مرحله بعد با بررسی منحنی ترکیبی جامع برج های واحدها، میزان تلفات انرژی سینی های برج ها را شناسایی کرده و بر اساس بهینه سازی تحلیلی و بدون استفاده از روابط عددی، با تکیه بر داده های شبیه سازی به اصلاح برج ها پرداختیم. نتیجه جدید واحدها را طراحی 1 نامگذاری کردیم. سپس بر مبنای طراحی 1، شرایط بازگرداندن روغن واکنش نداده را بررسی کرده و نتیجه آن را طراحی 2 قرار دادیم. در مرحله آخر بر مبنای طراحی 2، به طراحی شبکه مبدل های حرارتی واحدها بر اساس تکنولوژی پینچ پرداختیم. این مرحله با دو سناریو استفاده و عدم استفاده از تولید بخار به عنوان یوتیلیتی سرد با نرم افزار aspen energy analyzer انجام شده و نتیجه آن طراحی 3 بود. در نهایت نتایج اقتصادی ناشی از طراحی های صورت گرفته را تحلیل و با هم مقایسه کردیم.

مسئله سوزاندن و رهاسازی گازهای تخلیه شده از واحدهای مختلف صنایع نفت و گاز و پتروشیمی امروزه به یکی از معضلات قابل توجه این صنایع تبدیل شده است. گازهای حاصل از احتراق این گازها اثرات مخربی بر سلامت انسان داشته و همچنین باعث بالا رفتن دمای کره زمین می شود. بعلاوه با سوزاندن این گازها، منبع عظیم و ارزشمند انرژی بدون استفاده ی مفید و کارا، بصورت گاز فلر شده وارد محیط زیست می شود. قرار داشتن کشور ایران در رتبه سوم فلزینگ در دنیا، اهمیت مطالعه در زمینه کاهش سوزاندن این گازهای با ارزش را روشن تر می کند. در این تحقیق سعی بر این است که بجای سوزاندن گاز، با ارائه ی یک روش مفهومی، پتانسیل پالایشگاه های نفت و گاز را در تبدیل گاز فلر به یک ماده ارزشمند بدست آورد. روش مفهومی مورد نظر بر اساس تحلیل طرح های مختلف بر روی نمونه های گاز فلر پالایشگاه های کشور صورت می گیرد. این طرح های مختلف میتواند تبدیل گاز فلر به lpg(گاز مایع)، متانول، فشرده سازی و تزریق به عنوان سوخت به خطوط اصلی لوله و یا تولید برق باشد. معیار مناسب برای انتخاب هر کدام از این فناوری ها ارتباط مستقیم با هزینه سرمایه گذاری اولیه و بازگشت سرمایه هر کدام از این روش ها دارد. نتیجه کلی که از تحقیق حاضر بدست آمده، نشان می دهد که در مورد گازهای فلر پالایشگاه های گازی که حدود 70 إلی 80 درصد مولی متان دارند، طرح تولید توان از گاز فلر نسبت به طرح های تولید متانول و سوخت گازی دارای زمان بازگشت سرمایه بیشتری است و پس از آن به ترتیب طرح های تولید سوخت گازی و متانول زمان بازگشت سرمایه بیشتری دارند. همچنین نتیجه تحلیل حساسیت در مورد طرح تولید lpg از گازهای فلر پالایشگاه های نفت، نشان می دهد که در مقدار درصد مولی 50% مخلوط پروپان و بوتان گاز فلر کمترین زمان بازگشت سرمایه به دست می آید. همچنین طرح استفاده از گاز فلر به عنوان سوخت گازی، در مورد 3 پالایشگاه نفت، بازگشت سرمایه کمتر از 7 ماه را نتیجه داد.

مبدل های حرارتی چند جریانی برای انتقال حرارت همزمان بین بیش از دو جریان استفاده می-شود. استفاده از این مبدل ها سبب هزینه کمتر، عملکرد حرارتی بالا و وزن کمتر خواهد شد. در این پایان نامه با استفاده از روش های نوین تکنولوژی پینچ طراحی مفهومی مبدل حرارتی دو جریانی و چند جریانی صفحه و پره ارائه شده است.در یک شبکه حرارتی 5 جریانی حالت های مختلف موجود مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

در این پژوهش سعی بر این بود که ابتدا به مطالعه جامعی از صنعت نیروگاه های حرارتی کشور پرداخته شود. در این بررسی که شامل مطالعه میدانی، گفتگو با کارشناسان، بررسی اسناد بالادستی و مطالعات پراکنده بود به طرحی جامع از آسیب ها، فرصت ها، چالش ها و قوت های این صنعت استراتژیک کشور رسیده شد. سپس با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی(ahp) و ترکیب آن با ماتریس سوات(swot) و با استفاده از تظرات کارشناسان، مدل سازی استحصال دی اکسید کربن در این حوزه انجام شد.

هدف در این مطالعه مدل سازی شبکه مبدل های حرارتی صفحه ای – پره دار و بهینه سازی آن جهت رسیدن به کمترین هزینه کلی سالیانه است. مدل سازی مساله براساس الگوریتم سایزینگ در سه مرحله صورت گرفته است. در قسمت اول، مدل سازی حرارتی با توجه به شرایط ترمودینامیکی سیالات ورودی دو سمت مبدل حرارتی برای تمامی فین ها انجام می شود و پس از آن مدل سازی هندسی تحقق می یابد که در آن تخمین سطح حرارتی مورد نیاز مبدل ها و افت فشار نیز محاسبه شده است. سپس ابعاد بدست آمده تصحیح شده و نهایتا سه بعد اصلی مبدل مشخص می شوند. در پایان، مدل سازی اقتصادی صورت می گیرد. بهینه سازی با استفاده از روش انتخاب سطوح حرارتی تحقق پیدا می کند و حالت بهینه نهایی در هر مبدل معین می شود. در انتها هزینه عملیاتی و هزینه سرمایه گذاری سالیانه و برآیند آن ها یعنی هزینه کلی در شبکه مبدل های حرارتی در حالت بهینه تعیین می شوند. با به کارگیری سطوح ثانویه مناسب، حجم زیادی از هزینه های کلی سالیانه در شبکه مبدل ها کاهش می یابد.

یکی از معضلات مهم محیط زیستی کشور را می توان استفاده از سوخت های مایع به منظور تولید توان الکتریکی در نیروگاه ها دانست. این موضوع به ویژه در فصل زمستان و در امتداد پدیده وارونگی هوا صدمات جدی بر محیط زیست کلان شهرها وارد می نماید. در این رساله، فرآیند گازی سازی به منظور ارائه راهکاری برای تولید انرژی الکتریکی از سوخت های مایع سنگین و با میزان آلاینده های تولیدی کمتر مورد تحلیل قرار گرفته شده است. برای این منظور ابتدا با شناخت فناوری گازی سازی و اجزاء اصلی سیکل آن، فرآیند مذکور شبیه سازی شده و گاز سنتز تولیدی (متشکل از منواکسید کربن و هیدروژن) به منظور تولید توان الکتریکی و آب شیرین در سیکل های ششگانه پیشنهادی، استفاده شده است. آنالیز انرژی، اگزرژی، اقتصادی، محیط زیستی و تحلیل پارامتریک نتایج نسبت به پارامترهای کلیدی ترمودینامیکی و اقتصادی از جمله تحلیل های صورت گرفته در سناریوهای ششگانه می باشد. بهینه سازی تک هدفه (اقتصادی و ترمودینامیکی به صورت جداگانه) تمامی سناریوها و دوهدفه (ترمواکونومیکی) سناریوی برتر، قسمت پایانی این رساله را تشکیل می دهد. اطلاعات تجربی مورد نیاز به منظور شبیه سازی راکتور گازی ساز از داده های تجربی موجود از یک راکتور تحقیقاتی در ژاپن برداشت شده است. همچنین در آنالیزهای اقتصادی، تاثیرات محیط زیستی استفاده از این فناوری به صورت یارانه کاهش آلاینده های محیط زیستی در تحلیل های صورت گرفته، لحاظ شده است. نتایج حاصل از بخش شبیه سازی راکتور گازی ساز نشان می دهد که خطای موجود در درصد ترکیب حجمی 94 درصد از کل مخلوط زیر 5 درصد می باشد. همچنین در شبیه سازی پیل سوختی اکسید جامد و مقایسه آن با مراجع موجود انطباق مناسبی فیمابین نتایج وجود داشته و تنها در محاسبه افت ولتاژ اهمیک اختلاف 9 درصدی در چگالی جریان بالای 5100 آمپر بر متر مربع وجود دارد که دلیل اصلی رفتارهای غیر متعارف پیل سوختی در این بازه عملکردی می باشد. در بررسی-های صورت گرفته سناریوی پنجم با 24/57 درصد از منظر انرژی، سناریوی پنجم با 98/57 درصد از منظر اگزرژی و سناریوی ششم با 74/66 درصد از نقطه نظر راندمان تولید همزمان حرارت، توان و آب شیرین برترین سناریوها می باشند. از منظر اقتصادی و با در نظر گرفتن یارانه کاهش آلاینده های محیط زیستی بر مبنای محاسبات داخلی، سناریوی ششم با دوره بازگشت سرمایه 71/8 سال بهترین دوره بازگشت سرمایه را به خود اختصاص داده است و برمبنای محاسبات جهانی سناریوی پنجم و ششم با دوره بازگشت سرمایه 3/2 سال بهترین وضعیت را دارا می باشند. همچنین در بررسی های صورت گرفته در سایزهای مختلف نشان داده شد که از نقطه نظر اقتصادی، در سایز 000/10 کیلوگرم در ساعت و بالاتر و در حالت قیمت سوخت ورودی 100و 250 دلار به ازای هر تن، سناریوهای پیشنهادی کاملا توجیه پذیر بوده و دارای دوره بازگشت سرمایه زیر 5 سال می باشند. تولید آب شیرین در سناریوی سوم و ششم نیز باعث افزایش میزان توجیه پذیری سناریوی های پیشنهادی شده است (بر مبنای داخلی 15/93 درصد کاهش و برمبنای جهانی 21/21 درصد کاهش در سناریوی سوم و بر مبنای داخلی 8/56 درصد و بر مبنای جهانی 85/13 درصد کاهش در سناریوی ششم). همچنین نشان داده شده است که در صورت اختصاص یارانه به تکنولوژی های پاک و پیشرفته در حوزه تولید توان، تاثیر یارانه دولت بر قیمت سوخت ناچیز بوده و می توان این بخش از بار مالی دولت را حذف نمود. در بخش بهینه سازی تک هدفه سناریوی پنجم و ششم به ترتیب با 8/23 و 8/29 درصد از منظر اگزرژی و اقتصادی بهینه ترین سناریو در میان گزینه های مورد بررسی می باشند. بهینه سازی دو هدفه سناریوی ششم در بخش پایانی رساله نشان می دهد که بهبود اقتصادی و اگزرژی سناریوی برتر به ترتیب برابر با 27 و 4/10 درصد می باشد.

در این رساله مفاهیم تئوری ساختاری به منظور مدل سازی و طراحی مبدل‎های حرارتی چندجریانی گسترش داده می‎شود. هدف از ارایه این رساله این است که با استفاده از مفاهیم تئوری ساختاری به‎خصوص طراحی چندمقیاسی و طراحی بر اساس ساختارهای درختی بتوان عملکرد این نوع مبدل‎های حرارتی را بهبود بخشید. تعداد زیاد پارامترهای طراحی در یک مبدل حرارتی چندجریانی و نبود یک روش ثابت و بالغ به منظور طراحی این نوع مبدل‎های حرارتی از یک سو و افزایش قابل توجه تعداد پارامترها به دلیل استفاده از ساختار درختی چند مقیاسی از سویی دیگر موجب پیچیدگی بسیار زیاد طراحی می‎گردد. به همین دلیل در این رساله یک روش جدید و ابداعی به منظور "طراحی مبدل‎های حرارتی ساختاری چندجریانی" که از این به بعد به اختصار "mhcd" نامیده میشود، بسط و گسترش داده خواهد شد.

سیکل جداسازی هوا از نوع کرایوژنیک شبیه سازی شده است و آنالیز پینچ، اگزرژی و اقتصادی بر روی آن صورت پذیرفته است. تحلیل پارامتری بر روی این سیکل و انتگراسیون آن با igcc نیز انجام گرفته است.

تا کنون دو روش برای مسئله بازیافت انرژی و طراحی شبکه مبدلهای حرارتی مطرح شده است . در روش اول توسط تکنیکهای ریاضی مسئله با محدودیت در اتصال مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. این روش نیازمند حل معادلات بسیار زیاد پیچیده می باشد. روش دوم بر مبنای اصول تکنولوژی پینچ می باشد در این متدولوژی در روش عددی محاسبه نقطه پینچ و حداقل مصرف انرژی تغییراتی داده شده است تا بتواند برای حل مسائل با محدودیت در اتصال هدف گذاری انرژی انجام شود. اما متاسفانه استفاده از این روشها خیلی ساده نمی باشد لذا تحلیل شبکه توسط این روشها بسیار مشکل است و دید مفهومی کامل به طراح نمی دهد. در این پروژه روشی جدید برای طراحی شبکه مبدلهای حرارتی با محدودیت در اتصال مطرح گردیده است . در روش عددی محاسبه نقطه پینچ تغییراتی داده شده است که آنرا stream cascade table می نامیم. در این متد طراحی با بکارگیری یکی از تکنیکهای هوش مصنوعی که در سیستمهای متخصص بکار گرفته می شود گروههایی از جریانها را تشکیل می دهیم که در آنها محدودیت در اتصال وجود ندارد گروههای بدست آمده از لحاظ وضعیت مصرف انرژی در بهترین حالت در مقایسه با انتخابهای دیگر قرار دارند هر گروه بعنوان شبکه ای مستقل می باشد لذا مسائل بهینه سازی متداول در تکنولوژی پینچ اعمال می گردد و tmin هر شبکه محاسبه می شود پس از انجام تبادلات حرارتی میان گروهها بمنظور حداکثر تبادل انرژی جریانها هر شبکه طراحی شده و در نهایت شبکه ها در قالب یک شبکه کلی با یکدیگر تلفیق می گردند. از مزایای این روش استفاده از متدهای متداول تکنولوژی پینچ برای طراحی شبکه، سادگی در طراحی و پتانسیل استفاده از روشهای جدید طراحی شبکه مبدلها نظیر dualtemperature approach, pesudo pinch flexible pinch می باشد.

هدف از انجام این پژوهش رفع مشکلات تکنولوژی پینچ جرمی برای کاربرد در کمینه نمودن ضایعات می باشد. یکی از تکنولوژی های پرقدرت در آنالیز و یافتن روشهای کاهش مصرف جرم تکنولوژی پینچ جرمی می باشد. با استفاده از این تکنولوژی، المانهای مختلف فرآیند مورد ارزیابی قرار گرفته و نهایتا توزیع و مصرف جرم به بهترین وجه مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد که اصولا با کاهش میزان مصرف جرم، میزان تولید ضایعات نیز کمینه خواهد شد. وجود محدودیتهای طراحی و عدم توجیه اقتصادی از جمله مواردی هستند که این تکنولوژی را غیر قابل استفاه نموده اند. بدین ترتیب آب استفاده از تکنولوژی تجزیه سازی منطقه ای که قبلا در سنتز شبکه مبدلهای حرارتی به کار رفته است درصدد حذف و بهبود این محدودیتها از تکنولوژی پینچ جرمی برای سنتز شبکه مبدلهای جرمی می باشیم. بطوری که در این پروژه نشان داده شده با کاربرد تکنولوژی تجزیه سازی منطقه ای در شبکه مبدل های جرمی واحد تبدیل ذغال سنگ سبب اجرا شدن و رفع ممنوعیتهای زیست محیطی طرح خواهیم شد.