۱-۳-۲-۳ متراکم سازی مکانیکی بخار آب (MVC)
این روش نمک­زدایی یکی از روش­های تک مرحله­ ای آب شیرین­کنی گرمایی- مکانیکی می­باشد. در این روش، آبشور مقداری گرما داده می­ شود سپس بر روی لوله­های سلول اسپری شده و مقداری از آن تبخیر می­ شود. بخار حاصل بوسیله­ی لوله­های مکش از سلول تخلیه شده و جهت متراکم سازی وارد کمپرسور می­ شود.
۱-۳-۲-۴ تبخیر ناگهانی چند مرحله­ ای (MSF)

شکل ۱-۱۷: شماتیک یک واحد MSF
این روش نمک­زدایی یکی از روش­های گرمایی است که شامل مراحل تقطیر و میعان می­باشد. در مرحله گرم کردن، بخار موجود با دادن گرمای خود به آب شور میعان می­یابد سپس آب دریای گرم شده وارد مرحله اول می­ شود (که دارای فشار پایین است). ورود ناگهانی آب داغ به اتاقکی با فشار کم، باعث جوشیدن بسیار سریع آن می­ شود. این فرایند چندین مرحله ادامه می یابد و نهایتاً بخار ایجاد شده متراکم و به آب تبدیل می­ شود.
۱-۳-۲-۵ تقطیر چند مرحله ای چگالش- گرمایی بخار(MED-TVC)
این روش بر اساس تبخیر و میعان آب دریا در خلاء که در درون سلول­ها گنجانده شده، طراحی گردیده است. آب دریا بر غشای نازک لوله­هایی که در سلول نصب شده است اسپری می­ شود و به وسیله گرمای حاصل از جریان بخار آب درون لوله­ها تبخیر می­گردد. نهایتاً بخشی از بخار آب تولید شده در مرحله ی آخر بعد از اختلاط با بخار انگیخته به لوله مرحله ی اول باز می­گردد و بخش دیگر وارد کندانسور شده و به آب تبدیل می­ شود.
جدول ۱-۱: بازه­ی فشار و دمای استفاده از انواع آب شیرین­کن­ها

۱-۳-۳ ارزیابی معیارها
۱-۳-۳-۱ مقدار انرژی مورد نیاز
بدیهی است در پروژه ­هایی مانند آب شیرین­کنی که نیاز بسیار بالایی به انرژی دارند باید میزان انرژی مورد نیاز پروژه سنجیده شود و در صورت وجود زیر ساخت اقدام به ساخت پروژه گردد. در غیر این صورت اقدام به ایجاد زیرساخت­های مورد نیاز گردد تا پروژه به دلیل کمبود منابع انرژی به چالش کشیده نشود.
۱-۳-۳-۲ هزینه تولید
یکی از مهمترین ویژگی­ها برای یک پروژه هزینه تولید کالا و میزان سودآوری آن است که در صورت عدم تامین سودآوری، پروژه به تعطیلی کشیده می­ شود و یا اصلاً سرمایه گذاری برای آن پیدا نشده و پروژه عملی نمی­گردد. از سوی دیگر میزان سرمایه­گزاری به دلیل برآورد میزان سود و زمان بازگشت بسیار مهم است.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۱-۳-۳-۳ محیط زیست
محیط زیست از مهمترین عواملی است که به دلیل توجه کم به آن، خسارات جبران ناپذیر پدیدار شده است. که امروزه بیش از بیش به عنوان خطری برای سلامتی انسان مطرح می­ شود تا حدی که در شهرهای صنعتی ایران این مشکل رفته رفته به بحران تبدیل می­ شود.
۱-۳-۳-۴ کدورت آب تولیدی
از ابتدایی­ترین عوامل در تعیین کیفیت آب است. کدورت در آب عموماً توسط مواد معلّقی مثل خاک و گل ولای، مواد آلی و معدنی ریز، ترکیبات آلی رنگی محلول و پلانکتون­ها و سایر میکرو اورگانیسم­ها ایجاد می­ شود.
۱-۳-۳-۵ نگهداری
یکی از مهمترین عوامل یک پروژه زمان­های تعمیر یا تعویض یا پاک­سازی قطعات آن است به­ ویژه در پروژه­ های حساس که تعطیلی آن موجب بروز مشکلات عدیده برای مشترکان می­گردد. از سوی دیگر نگهداری تاثیر مستقیمی بر سودآوری پروژه دارد.
۱-۳-۴ مبدل نمک زدای حرارتی چند مرحله­ ای MED_TVC:
در شکل (۱-۱۸) یک مبدل نمک­زدای چند مرحله­ ای نشان داده شده است. بخار اشباع ترک کننده مبدل بازیاب حرارت به سمت مبدل نمک زدا (MED) می­رود که در آن، پس از تبخیر آب دریا در افکت اول، کندانس شده و به بویلر بازیاب برمی­گردد. آب دریا در این مبدل پس از ورود به کندانسور نهایی و افزایش دما، به دو بخش تقسیم می­ شود. قسمتی از آن برای حذف گرمای اضافی موجود در سیستم (و صرفاً برای تبدیل کامل بخار اشباع به مایع اشباع) است و به دریا باز می­گردد که آب خنک نامیده می­ شود. قسمت دیگر نیز که آب تغذیه نام دارد به طور موازی وارد همه افکت­ها می­ شود.
پس از تبخیر، آب تغذیه­ی خود به دو بخش جدا تقسیم می­ شود. بخش اول بخار فاقد املاح است که پس از تبخیر و تقطیر به آب خالص بدون یون (آب دمین) تبدیل شده و به عنوان محصول نهایی وارد واحد تولید آب معدنی می­ شود. بخش دیگر نیز پسماند یا آب شور است که دوباره به دریا باز می­گردد. آب دمین به هیچ عنوان قابل شرب نیست و آشامیدن چند قطره از آن موجب مرگ انسان می­گردد؛ لذا آب محصول MED باید در واحد دیگری با افزودن مواد معدنی به آب آشامیدنی تبدیل شود. این کار در واحد معدنی سازی انجام می­گردد.
در حالت کلی، این مبدل از قسمت­ های مختلف شامل اواپراتور، رطوبت­گیر، نازل اسپری آب دریا، محفظه­های تبخیر ناگهانی، خطوط لوله و … تشکیل شده است. کمپرسورهای حرارتی بخار انواع مختلفی اعم از مکانیکی و حرارتی دارند. در پایان نامه صرفا نوع حرارتی آن بررسی شده است.
در اینجا ما ابتدا سه نوع آرایش مختلف را برای نمک­زدای چند مرحله­ ای حرارتی (TVC-MED) معرفی می­کنیم. سپس از بین آن­ها، نوع موازی-متقاطع را در فصل دوم مورد بررسی قرار داده و روابط مدل­سازی آنها را بیان می­کنیم.

شکل ۱-۱۸: شماتیک یک واحد MED-TVC
۱-۳-۴-۱ آرایش تغذیه­ی پیشرو^[۱]
این آرایش در شکل (۱-۱۹) نشان داده شده است.

شکل ۱-۱۹: شماتیک یک واحد آب شیرین­کن MED-TVC پیشرو (MED-TVC-F)
همانطور که در شکل نیز مشخص است، در این آرایش، پش از اختلاط بخار احیا با قسمتی از بخار اشباع خارج شده از افکت آخر در کمپرسور حرارتی بخار، این بخار وارد افکت اول می­ شود. آب اسپری شده از سمت دریا نیز با عبور از کندانسور روی لوله­های اواپراتور افکت اول پاشیده می­ شود. بخشی از آن بخار شده و به افکت بعد رفته و به عنوان سیال گرم وارد لوله­های مرحله­ بعد می­ شود. بخش دیگر نیز به عنوان آب شور وارد مرحله­ بعد می­ شود تا دوباره روی لوله­های اسپری شود و آب شیرین­ از آن به دست آید. به این ترتیب با این آرایش فقط در یک مرحله کل آب دریا اسپری می­ شود و آب شور در هر مرحله شورتر و شورتر می­گردد. آب شیرین نیز از مرحله­ دوم به بعد پس از میعان بخار اشباع حاصل از مرحله­ (i-1) در لوله­های مرحله­ (i) از لوله­ها خارج شده و وارد محافظ تبخیر ناگهانی^[۲] می­ شود. کار محافظ تبخیر ناگهانی جداسازی بخار اشباع موجود در آب شیرین و باز گرداندن آنها به چرخه­ی شیرین­سازی آب می­باشد.
۱-۳-۴-۲ آرایش تغذیه­ی موازی^[۳]
این آرایش در شکل (۱-۲۰) نمایش داده شده است:

شکل ۱-۲۰: شماتیک یک واحد آب شیرین­کن MED-TVC موازی (MED-TVC-P)
در این آرایش، پس از اختلاط بخار احیا با قسمتی از بخار اشباع خارج شده از افکت آخر در کمپرسور حرارتی بخار، این بخار وارد افکت اول می­ شود. آب سپری شده از سمت دریا هم با عبور از کندانسور روی لوله­های همه اواپراتورها پاشیده می­ شود. بخشی از آن بخار شده و به افکت بعد رفته و به عنوان سیال گرم وارد لوله­های مرحله بعد می­ شود. بخش دیگر یعنی آب­های شور تبخیر نشده از زیر هر کدام از افکت­ها خارج شده و ازطریق یک خط لوله به هم متصل­اند و در نهایت به دریا باز می­گردند. آب شیرین پس از میعان بخار اشباع حاصل از مرحله­ (i-1) در لوله­های مرحله­ (i) از لوله ها خراج شده و وارد محفظه­های تبخیر ناگهانی می­ شود. کار محافظ تبخیر ناگهانی در این آرایش آن است که در صورت وجود بخار در آب شیرین اشباع خروجی از لوله­ها، آن را از آب جداکرده و همراه با بخار اشباع حاصل از پاشش آب دریا روی لوله­های اواپراتور وارد لوله­های افکت بعد کند.
۱-۳-۴-۳ آرایش تغذیه­ی موازی – متقاطع^[۴]:
تفات این آرایش (MED-TVC-PC) با نوع موازی (MED-TVC-P) در آن است که، آب شوری که مرحله­ iام را ترک می­ کند وارد استخر آب شور مرحله­ i+1 ام می­ شود. با این روش، محصول آب شیرین و بازدهی حرارتی افزایش می­یابد. این بخار با بخار تشکیل شده به کمک گرمای اواپراتور همراه شده و به لوله­های مرحله­ بعد وارد می­ شود. در سایر موارد آرایش موازی – متقاطع مشابه آرایش موازی است. شکل (۱-۲۱) نمونه ­ای از این آرایش را نشان می­دهد.

شکل ۱-۲۱: شماتیک یک واحد آب شیرین­کن MED-TVC موازی – متقاطع (MED-TVC-PC)
فصل۲
روابط مربوط به بویلرهای بازیاب و آب شیرین­کن های MED-TVC و تشریح الگوریتم ژنتیک

۲-۱ مقدمه
استقبال گسترده از سیکل­های ترکیب موجب شده تا استفاده از بویلرهای بازیاب حرارت گسترش یابد و با توجه به کمبود آب در کشورمان استفاده از آب شیرین­کن ها در ایران می ­تواند درآینده سهم مهمی را در تولید آب شرب داشته باشد. با توجه به اینکه یکی از بهترین روش­های تولید آب شیرین استفاده از روش­های شیرین­سازی آب به روش تبخیر و تقطیر می­باشد و همچنین وجود مبنع حرارتی بزرگی به نام کندانسور سیکل بخار که در صورت عدم استفاده این حرارت به صورت اتلاف انرژی از بین خواهد رفت استفاده از آب شیرین کن های تبخیر تقطیری در سیکل بخار نیروگاه سیکل ترکیبی می ­تواند موجب افزایش بازده در این سیکل ها گردد.
در این فصل به بررسی روابط و طریقه­ی مدل­سازی ریاضی بویلر بازیاب حرارت و آب­شیرین­کن MED-TVC پرداخته می­ شود. همچنین الگوریتم ژنتیک را که در این مدل­سازی از آن بهره گرفته شده، تشریح می­گردد. همچنین با توجه به استفاده­ی روابط بخار و آب و همچینی گازهای حاصل از احتراق در برنامه­ی کد نویسی شده نیاز به محاسبه­ی خواص ترمودینامیکی آن­ها می­باشد که در این فصل استانداردها و چگونگی محاسبه­ی این خواص معرفی شده است.
۲-۲ روابط مهم در طراحی بویلرهای بازیاب حرارت
در این بخش به بررسی روابط ترمودینامیکی مهم در طراحی بویلر بازیاب حرارت پرداخته می­ شود. برای این منظور ابتدا پارامترهای مهم در طراحی بویلر بازیاب حرارت معرفی شده و پس از آن روابط محاسبه دبی، توان تولیدی توربین بخار و توان مصرفی پمپ­ها ارائه می­گردد.
در بخش بعد نیز روابط محاسبه دبی آب شیرین تولیدی در آب­شیرین­کن MED-TVC-PC که در این پایان نامه مورد استفاده قرار گرفته است بررسی خواهد شد.
۲-۲-۱ پارامترهای مهم در طراحی بویلر بازیاب حرارت
طراحی بویلرهای بازیاب حرارت، قسمت مهمی از طراحی نیروگاه­های سیکل ترکیبی را شامل می­ شود. چرا که در یک نیروگاه سیکل ترکیبی، درصد عمده­ای از توان خروجی نیروگاه، بوسیله سیکل بخار به دست می ­آید که عمده­ی بخار مورد نیاز آن، بوسیله­ی بویلر بازیاب حرارت تأمین می­ شود. از طرف دیگر معمولاً واحدهای بخار و یا گاز یک نیروگاه سیکل ترکیبی، از قبل طراحی و ساخته شده هستند، علاوه بر این تجهیزات مورد استفاده در آن­ها مانند کمپرسورها، توربین­های گازی، پمپ­ها و … تجهیزات استاندارد شده­ای می­باشند که براساس ظرفیت مورد نیاز انتخاب می­گردند. این در حالی است که بویلرهای بازیاب حرارت بایستی بر اساس پارامترهای گازهای داغ خروجی از توربین گاز نظیر دما، دبی بخار و آنالیز دود و یا بر اساس ظرفیت توربین بخار طراحی و ساخته شوند.
در ادامه، تأثیر اختلاف دمای بین جریان­های گاز و بخار در مبدل­های حرارتی مولد بخار و اکونومایزر بویلر بازیاب حرارت که نقش بسیار مهمی در میزان هزینه­ها و کارایی آن دارند مورد بررسی قرار می­گیرد.
۲-۲-۱-۱ اختلاف دمای نهایی
اختلاف دمای بین گازهای داغ ورودی و بویلر بازیاب حرارت و بخار مافوق گرم خروجی از مافوق گرم­کن را اختلاف دمای نهایی (انتهایی) می­گویند و برابر است با:
(۲-۱)
در حقیقت می­توان اختلاف دمای نهایی را به عنوان درجه­ مافوق گرم شدن بخار دانست.