پایان نامه با کلمات کلیدی توجیه اقتصادی، حفاظت محیط زیست، کاهش انتشار، آلاینده ها

دانلود پایان نامه ارشد

گسترده ای، اغلب در محدوده های فشار مکش بسیار کوچک کار می کنند. یک سیستم نمونه می تواند تحت محدوده فشار مکشی از 0.5kPa تا1.2kPa (H_2 O 2 in تا (5 in H_2 O از 2.5kPa تا3kPa (H_2 O 10 in تاH_2 O 12 in) کار کند. کمپرسورهای سیستم بازیابی گاز فلر باید با چندین مرحله تخلیه و یک شیر برگشت دهنده کمپرسور مجهز شوند. فشار مکش بوسیله کنترل فشار یک شیر برگشت دهنده، با بارگیری و تخلیه اضافی کمپرسور هنگامی که محدودیت باز شدن و یا بسته شدن شیر و یا فشار مکش رسیده باشد، حفظ می شود. معمولا، سیستهمای کنترلی روی بارگیری و تخلیه پی در پی کمپرسور تنظیم می شوند.
2)امکان وجود مقدار قابل توجهی مایع در سیستم های فلر معمولا بسیار بالاست. باید برای کمپرسورها مخازن ضربه گیر با سیستم قطع خودکار کمپرسور در سطح بالای مکش مخزن نصب شوند. سیستمهای محافظت مکانیکی دیگری نیز ممکن است برای کمپرسورها مورد نیاز باشد. این سیستمها نیز می توانند کمپرسورها را قطع و یا فقط تخلیه کنند. برای راهنمایی بیشتر در مورد محافظت از کمپرسور به ISO 13707 مراجعه شود )معادل استاندارد API Std 618).

3-6- الگوریتم طراحی سیستم های بازیابی گاز فلر
با توجه به مطالب ارائه شده در این فصل در مورد طراحی سیستم های بازیافت گاز فلر، در شکل 20فرآیند طراحی این سیستم ها در قالب یک الگوریتم جامع ارائه گردیده است.

شکل 20 – الگوریتم جامع طراحی سیستم بازیابی گاز فلر

3-7- فواید و نتایج حاصل از بازیافت گاز مشعل
سیستم های بازیابی گاز فلر با استحصال مقادیری قابل توجه از گازهای ارسالی به فلر، میزان انتشار آلاینده ها به محیط را کاهش می دهند. گاز بازیابی شده با توجه به اجزای تشکیل دهنده ممکن است به عنوان خوراک یا سوخت گازی یا سایر مصارف ذکر شده در فصل دوم، در پالایشگاه یا واحد فرآیندی مربوطه مورد استفاده قرار گیرد و از این لحاظ سود اقتصادی قابل توجهی نصیب واحد گردد. سایر مزایا که از بازیابی گازهای فلر حاصل می شوند عبارتند از: کاهش مصرف بخار، کاهش مصرف سوخت، افزایش طول عمر فلر به ویژه سر مشعل، کاهش تاثیرات مشاهده فلر روشن بر ساکنین مجاور و مسئولین حفاظت محیط زیست، کاهش انتشار صوت و بوهای نامطبوع متصاعد از مشعل. مزایای کمی ناشی از نصب سیستم بازیافت گازهای فلر و روابط مورد نیاز جهت محاسبات درآمدهای حاصل از نصب این سیستم ها در مراجع[5] , [59] و [60] ارائه شده است .

فصل چهارم: ارائه روش بازیابی گازهای ارسالی به فلر با سیستم تراکم اجکتوری

همانگونه که در سه فصل گذشته بررسی گردید، مهمترین و تاثیر گذار ترین فاکتور بر هزینه و کارآیی واحد بازیافت گازهای ارسالی به فلر، سیستم متراکم سازی گاز فلر می باشد. لذا نیاز به سیستمی که با کارآیی مناسب فشار مورد نظر را تامین نموده و دارای توجیه اقتصادی مناسبی نیز باشد، رو به افزایش است. سیستم های متراکم سازی اجکتوری گزینه ای مناسب برای این منظور می باشند. لذا در این فصل سیستم Gas Jet Compression جهت استفاده در واحدهای بازیابی گازهای ارسالی به فلر، که به لحاظ اقتصادی دارای توجیه مناسب بوده و به لحاظ اجرایی )بخصوص در ایران( عملی می باشد، توسعه داده شده است.

4-1- معرفی سیستم های اجکتوری
اجکتورها یکی از دستگاه های مهم مورد استفاده در صنایع، به ویژه صنایع شیمیایی می باشند که برای تحریک یک سیال ثانویه بوسیله انتقال مومنتم و انرژی از یک جت سیال پرسرعت اولیه بکار می روند.
اجکتورها می توانند با سیالات تراکم ناپذیر )مایعات( کار کنند، و در این کاربرد به طور معمول به نام جت پمپ یا ادوکتور شناخته می شوند . از سوی دیگر زمانی که اجکتورها با سیالات تراکم پذیر )گازها و بخارات( کار می کنند، عموما از اصطلاحات اجکتور و اینجکتور استفاده می گردد. تفاوت عمده ای که میان این دو وجود دارد، سوای حالت های سیال عامل، نازل شوک جریان مافوق صوت در سیستم اجکتور گازی میباشد. رویکرد مافوق صوت اجازه تبدیل بیشتر انرژی سیال اولیه به افزایش هد فشاری سیال ثانویه را می دهد. گرچه، این مسئله سبب بوجود آمدن پیچیدگی ترمودینامیکی قابل توجهی در قسمت های اختلاط و دیفیوزر می گردد. شکل های 21 و 22 نمایش هایی مقطعی از نمونه های جت پمپ مایع و اجکتورهای گاز می باشند. [61]

شکل 21 – نمایش مقطعی از یک نمونه جت پمپ مایع[61]

شکل 22 – نمایش مقطعی از یک نمونه اجکتور گاز[61]

4-1-1- اساس عملکرد اجکتور
به طور کلی اجکتور از چهار قسمت عمده تشکیل شده که عبارتند از: نازل ابتدایی، محفظه اختلاط،دیفیوزر و قسمت تخلیه )شکل 23 را ببینید(. فرآیند عملکردی در یک اجکتور گازی یا یک جت پمپ مایع یکسان میباشد. در ورودی اولیه یک سیال فشار بالا با سرعت خیلی کم تا یک جت سرعت بالا شتاب داده می شود. این فرآیند برای جت پمپ سیال از طریق یک نازل همگرا و برای اجکتور گازی از طریق یک نازل مافوق صوت همگرا- واگرا انجام می شود. مقداری از فشار تغذیه در ورودی مطابق معادله برنولی تبدیل به مومنتم جت در خروجی از نازل می شود. در نتیجه فشار سیال به شدت کم شده و فشار داخل اجکتور نسبت به بیرون آن کاهش قابل ملاحظه ای می یابد. این جت اولیه سرعت بالا که دارای فشار استاتیکی پائینی می باشد، سیالی ثانویه را از طریق دریچه ساکشن مکش کرده و در راستای جت محرک به آن سرعت می دهد. سپس دو جریان در قسمت اختلاط با هم ترکیب می شوند،و به صورت ایده آل، فرآیند در پایان این بخش کامل می شود. معمولا دیفیوزری در خروجی محفظه اختلاط نصب می گردد تا مجددا فشار استاتیکی جریان مخلوط شده را بالا ببرد.

شکل 23 – طرح شماتیک اجزای اصلی یک اجکتور

اساس کار اجکتور بر پایه اصل اولر می باشد. بر طبق اصل اولر، مقدار انرژی یک جریان پایدار و بدون اصطحکاک، ثابت بوده و مقدار آن برابر است با مجموع انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل و انرژی فشاری.
)4-1) V^2/2+gz∫▒dP/ρ=C
بر اساس قانون بقای انرژی، این مقدار انرژی در صورت عدم اتلاف در اثر اصطکاک همواره مقداری ثابت است اگر در جایی بدلیل تغییر سطح مقطع، سرعت سیال کاهش یابد، این مقدار انرژی به انرژی فشاری تبدیل می گردد و بالعکس با افزایش سرعت، فشار کاهش می یابد.
افزایش و کاهش سرعت سیال در تجهیزاتی که سطح مقطح عبور سیال در آنها تغییر می نماید، امکان پذیر می باشد. شکل هندسی این تجهیزات بصورت همگرا یا واگرا می باشد و وظیفه آنها تبدیل آنتالپی سیال به انرژی جنبشی و بالعکس است. بر حسب اینکه سرعت سیال در ورودی این تجهیزات کمتر یا بیشتر از صوت باشد، دستگاه بر اساس شکل هندسی آن سبب افزایش یا کاهش سرعت سیال می شود.
در تجهیزات همگرا، سطح مقطع در امتداد جریان کم می شود. حال اگر سرعت سیال ورودی به این دستگاه کمتر از سرعت صوت باشد، سرعت سیال در امتداد جریان افزایش می یابد. در این حالت به دستگاه که سبب افزایش سرعت می شود نازل گفته می شود. در واقع نازل ها به دستگاه هایی گفته می شود که با تبدیل فشار سیال به سرعت سبب افزایش سرعت سیال می شوند. هر چه نسبت فشار ورودی نازل به فشار خروجی بیشتر باشد، سرعت سیال در قسمت انتهایی نازل افزایش خواهد یافت، تا حدی که به سرعت صوت می رسد.
حال اگر سرعت سیال ورودی به تجهیز همگرا بیشتر از سرعت صوت باشد، سرعت آن در حین عبور از مسیر کاهش و فشار آن افزایش می یابد. در این حالت به دستگاه که سبب کاهش سرعت و افزایش فشار می شود دیفیوزر گفته می شود. در واقع دیفیوزرها به دستگاه هایی گفته می شود که با تبدیل سرعت سیال به فشار سبب افزایش فشار سیال می شوند.
در تجهیزات واگرا، سطح مقطع در امتداد جریان زیاد می شود. حال اگر سرعت سیال ورودی به این دستگاه کمتر از سرعت صوت باشد، سرعت سیال در امتداد جریان کاهش می یابد. بدین ترتیب چون دستگاه در جهت کاهش سرعت و افزایش فشار عمل کرده، لذا دیفیوزر می باشد.
حال اگر سرعت سیال ورودی به تجهیز واگرا بیشتر از سرعت صوت باشد، سرعت آن در حین عبور افزایش و فشار آن کاهش می یابد. در این حالت نیز، دستگاه سبب افزایش سرعت شده، بنابراین یک نازل می باشد. بر اساس آنچه گفته شد، همواره باید توجه داشت که نازل ها سبب افزایش سرعت و دیفیوزرها سبب افزایش فشار می شوند.
پدیده تبدیل انرژی فشاری به انرژی سرعتی و بالعکس، اساس طراحی اجکتورها می باشد که به منظور ایجاد خلاء و انتقال مواد در صنعت کاربرد فراوان دارد. برای آنکه این پدیده را به صورت ساده، مدل و تحلیل نمود، لازم است برای جریانی از سیال که از یک مجرا عبور می کند، فرضیات زیر را در نظر گرفت:
جریان یک بعدی و آدیاباتیک یعنی بدون انتقال حرارت باشد.
کار محوری بر روی آن انجام نشود.
تغییرات انرژی پتانسیل و اتلاف انرژی در طول جریان نیز ناچیز باشد.
در این صورت می توان)معادله 4-2) را برای بیان رابطه بین تغییرات سطح مقطع و سرعت آن سیال بکار برد. نحوه اثبات این رابطه به تفصیل در بخش مدلسازی(4-3-2)ارائه شده است.
)4-2) (M^2-1) du/u=dA/A
در اینجا M ، نسبت سرعت جریان به سرعت صوت بوده و عدد ماخ نام دارد. این معادله بیان می کند، در یک جریان مادون صوت که مقدار M کوچکتر از یک است، با کاهش سطح مقطع در یک نازل، سرعت جریان افزایش می یابد. چنانچه مقدار M بزرگتر از یک و جریان ماورای صوت باشد، سرعت جریان با افزایش سطح مقطع در نازل افزایش می یابد. بدین ترتیب با استفاده از یک نازل همگرا – واگرا، می توان به سرعت های بالاتر از صوت رسید. این نوع نازل ها از سه بخش همگرا، گلوگاه و واگرا، تشکیل شده اند که بخش گلوگاه کمترین سطح مقطع را دارد.
در یک جریان مادون صوت با افزایش سطح مقطع، سرعت جریان کاهش می یابد و چنانچه مقدار M بزرگتر از یک و جریان ماورای صوت باشد، با کاهش سطح مقطع، سرعت جریان نیز کاهش می یابد. بنابراین با استفاده از یک دیفیوزر همگرا – واگرا، می توان سیالی را با سرعت ماورای صوت به سرعت مادون صوت و فشار بالا رساند. این نوع دیفیوزرها از سه بخش همگرا، گلوگاه و واگرا، تشکیل شده اند که بخش گلوگاه کمترین سطح مقطع را دارد. سیال محرک اجکتور که می تواند آب، بخار، هوا و یا سیال پرفشار دیگری باشد، وارد نازل اجکتور می شود. در بخش همگرای نازل، با کاهش سطح مقطع،سرعت سیال افزایش می یابد. نازل می تواند از نوع همگرا یا همگرا – واگرا باشد. قطر قسمت انتهایی نازل همگرا بگونه ایی طراحی می شود که با توجه به میزان فشار ورودی سیال و فشار پایین دست آن، سرعت خروجی سیال به بیشترین مقدار ممکن برسد. چنانچه نازل از نوع همگرا-واگرا باشد، سیال پس از گلوگاه وارد قسمت واگرای نازل می شود و چنانچه قبلاً گفته شد، اگر سرعت سیال به سرعت صوت برسد، با افزایش سطح مقطع، سرعت سیال افزایش می یابد. این امر باعث می شود فشار در بخش خروجی نازل به حداقل خود رسیده و ایجاد خلا نسبی و در نتیجه ایجاد مکش کند.
در بخش محفظه اجکتور، بلافاصله پس از نازل، بخش ساکشن قرار دارد. سیالی که مورد مکش قرار می گیرد از بخش ساکشن به سمت اجکتور کشیده شده و با سیال محرک پر سرعت مخلوط می شود. پس از اختلاط سیال محرک با سیال ساکشن سرعت سیال مخلوط همچنان بالا می باشد و اگر سیال با همین سرعت بالا از اجکتور خارج گردد، موجب صدمه و آسیب به تجهیزی که بعد از اجکتور قرار گرفته است، می شود. بنابراین به نوعی باید این انرژی سرعتی بالا را به انرژی فشاری تبدیل نمود. این عمل در بخش دیفیوزر اجکتورها انجام می شود. دیفیوزر اجکتورها به دو صورت طراحی می شوند:
در نوع اول، دیفیوزر تنها دارای یک بخش واگرا می باشد. این نوع دیفیوزرها هنگامی بکار می روند که سرعت سیال اختلاط مادون صوت باشد. بدین ترتیب، سرعت سیال اختلاط هنگام عبور از بخش واگرای

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلمات کلیدی محدودیت ها، دینامیکی Next Entries پایان نامه با کلمات کلیدی نفت و گاز، گاز طبیعی، محیط زیست، منافع اقتصادی