راندمان

امروزه ماشین‌آلات متعددی جهت تولید محصول در صنایع الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه بالا بودن هزینه سرمایه‌گذاری ماشین‌آلات مونتاژ کننده قطعات الکترونیکی, چگونگی افزایش راندمان آنها از مسائل مهم در این صنایع محسوب می‌شود. در این مقاله سعی شده با مطالعه نحوه عملکرد ماشین‌آلات همزمان اکسیال و بریج زنی, ابتدا مدل ریاضی برنامه‌ریزی خطی برای بهبود راندمان ماشین‌آلات فوق مطرح شود و سپس با ارائه یک مدل ابتکاری، تسهیلات لازم به‌منظور حل مسائل واقعی فراهم گردد. آنگاه نتایج حاصل, بر روی محصولات متفاوت مورد مطالعه قرار گیرد.

آگاهی از محدودیتهای بهره وری از توربین به ما کمک می کند تا بتوانیم طراحی مزارع تولید توان بادی و آبی را بهینه کنیم. برآورد دقیق از اندازه توان تئوری تولیدی توسط توربین در جریان آزاد سیال از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا که علاقه در حال رشد برای توسعه در تولید توان از منابع بادی و منابع آبی با ارتفاع صفر بطور روز افزون مورد توجه می باشد. این منابع انرژی جنبشی عظیمی از جریان اقیانوسها و جذر و مد و رودخانه های بدون احداث سد را شامل می شوند. در این مقاله، یک مدل ریاضی صریح و قابل حل برای برآورد بیشترین راندمان توربین در جریان آزاد ارائه شده است. این نتایج می تواند برای توربین های آبی مولد برق که در آن احداث سد غیر ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. این مدل با صفحه ای متناهی و دو بعدی با نفوذ پذیری جزیی در جریان غیر قابل تراکم سر و کار دارد که برای پروانه های دو بعدی مطلوب بوده ولی برای توربینهای با جریان سه بعدی متقاطع و مارپیچی کمتر مناسب است. جالب ترین یافته تجزیه و تحلیل ما این است که برای جریان آزاد بیشترین بازده پروانه مسطح حدود 30 درصد می باشد. این نتیجه در تقابل شدید با مقدار ارائه شده توسط Betz که 60 درصد بوده و به طور معمول در حال حاضر برای چندین دهه استفاده شده است، قرار دارد. نشان داده شده است که ارزیابی بالایBetz ناشی از صرف نظر نمودن از انحنای جریان سیال است. همچنین، اثبات شده است که توربین مارپیچی سه بعدی حداقل برای کاربردهای آبی خیلی کارامدتر از پروانه دو بعدی می باشد.

برای تولید برق می­توان تکنولوژی های مختلفی (توربین گاز، چرخه ترکیبی، آبی، بادی و ...) را مورد استفاده قرار داد. انتخاب ترکیب مناسب تکنولوژی برای تولید برق، تأثیر مستقیمی بر میزان سوخت مصرفی دارد. از میان مولدهای مختلف، انواع چرخه ترکیبی و گازی ساده، بیش از نیمی از انرژی برق کشور را تولید می کنند. مزیت اصلی مولدهای چرخه ترکیبی در مقایسه با مولدهای گازی ساده، راندمان بالاتر یا مصرف کمتر سوخت است. این مطالعه به مقایسه دو مولد فوق پرداخته و یافته های تحقیق نشان می دهد، در سطح قیمت های یارانه ای سوخت (پیش از اصلاح قیمت حامل های انرژی)، تبدیل نیروگاه های گازی به چرخه ترکیبی و یا احداث مولدهای تجدیدپذیر برای تولید برق، فاقد توجیه اقتصادی است. آستانه توجیه پذیری این جایگزینی، در شرایط بهره برداری بار میانی، سطح قیمت های 500 ریال برای هر متر مکعب و بالاتر بوده و هر چه قیمت از این سطح بالاتر می رود، تبدیل تعداد بیشتری از مولدهای گازی توجیه پذیر می شود. در سطح قیمت 1300 ریال برای هر متر مکعب، نسبت منافع به مخارج برای تبدیل اغلب مولدهای گازی به چرخه ترکیبی، بیش از 2 است. با این حال، از آنجایی که نسبت منافع به مخارج برای تبدیل برخی از مولدهای گازی ساده به چرخه ترکیبی کمتر از یک است، می توان نتیجه گرفت مولدهای چرخه ترکیبی نسبت به مولدهای گازی ساده برتری مطلق ندارند. با فرض تبدیل کلیه مولدهای گازی به چرخه ترکیبی، سالانه تقریباً معادل 5/3 میلیارد متر مکعب گاز طبیعی صرفه جویی خواهد شد که تقریباً معادل 7 درصد گاز مصرفی در بخش تولید برق و حدود 5/2 درصد کل گاز مصرفی کشور است.

راندمان وتوان توربینهای گازی با افزایش دما و رطوبت هوای محیط کاهش می یابد، کاهش توان خروجی بویژه در فصل گرما که مصرف انرژی به حداکثر مقدار خود می رسد، مشکلات زیادی ایجاد می نماید. برای جبران این کاهش، از خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور به کارمیرود. بسته به شرایط اقلیمی روشهای مختلفی برای خنک کاری هوا به کار می رود که به طور خلاصه شامل روشهای تبخیری، روشهای تبریدی و سیستمهای ذخیره ساز انرژی می باشند. پیش بینی عملکرد توربین گازی در شرایط خارج از نقطه طراحی (با تغییر شرایط محیطی یا سرمایش هوای ورودی)، نیازمند مدلپ سازی عملکرد تک تک اجزاء واحد گازی و ایجاد تطابق کاری بین اجزاء می باشد. در این مقاله شبیه سازی عملکرد توربین گازی تک محوره همراه با سرمایش هوای ورودی، بر اساس روابط ترمودینامیکی مربوط به سیکل توربین گازی بمنظور پیش بینی بتوان عملکرد توربین گازی در نقاط خارج از طرح انجام گرفته و تاثیر روشهای خنک کاری هوای ورودی (تبخیری و تبریدی) در شرایط اقلیمی مختلف مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. نتایج مدل سازی توربین گازیSolar Centaur T4500 نشان می دهد در شرایط محیطی مردادماه شهر اهواز (متوسط دمای بیشینه ˚C2/48 و رطوبت نسبی 13%)، کاهش توان خروجی توربین گازی مربوطه بیش از 28% می باشد. باتوجه به نتایج حاصل از بررسی تاثیر سرمایش هوا هرچه رطوبت نسبی محیط بیشتر باشد، کارائی روشهای سرمایش تبخیری کاهش یافته، بر همین اساس در مناطق گرم و مرطوب استفاده از سیستمهای تبریدی از نظر میزان افزایش توان خروجی، مناسبتر خواهد بود.

با توجه به اهمیت شکر به عنوان یک کالای راهبردی، در این مقاله وضعیت بازار آن در کشور طی دوره زمانی (1391-1380) مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان می دهند که میزان تولید قند و شکر در کشور تحت تأثیر افزایش سطح زیرکشت نیشکر و افزایش ضریب استحصال از 8/837 هزارتن در سال 1380 به 3/1124 هزارتن در سال 1391 افزایش یافته است، با این حال به دلیل بالا بودن مصرف سرانه قند و شکر در کشور (حدود 30 کیلوگرم) بخش قابل توجهی از نیاز مصرفی جامعه از طریق واردات تأمین می شود. طی دوره مذکور با کاهش سطح زیرکشت چغندرقند و افزایش سطح زیرکشت نیشکر سهم چغندرقند از تولید قند و شکر کاهش و سهم نیشکر افزایش یافته و به هم نزدیک شده است. یکی از ابزارهای تنظیم بازار برقراری تعرفه است که در این ارتباط تعرفه واردات شکرسفید و شکرخام از 150 و 130 درصد در نیمه اول سال 1384 به 10 و 4 درصد در فروردین ماه 1385 تا آذر ماه 1386 کاهش یافت که باعث حداکثر شدن میزان واردات در سال 1385 (2527 هزارتن) و کاهش قابل توجه میزان تولید قند و شکر کشور طی سال های (1388-1386) گردید. در سال 1391 تعرفه واردات شکر سفید 70 درصد، شکر خام 5 درصد و میزان واردات شکر 1680 هزارتن بوده است. محاسبه شاخص هرفیندال- هریشمن در بازار تولید قند و شکر کشور در سال 1391 نشان می دهد که این صنعت از وضعیت رقابتی برخوردار می باشد.

در تحقیق حاضر نیروگاه حرارتی تبریز با توان MW368 موردبررسی قرارگرفته و پس از تحلیل انرژی و اگزرژی، با ارائه مدل ترمودینامیکی، اجزایی که دارای افت بالاتر و یا راندمان کمتر هستند در سیکل شناسایی شده و نیاز آن ها برای بهینه سازی بیشتر معرفی شده است. همچنین تحلیل انرژی سیکل نشان می دهد که کندانسور و بویلر به ترتیب با MW440/420 و MW268/146 دارای بیشترین تلفات انرژی می باشند. نتایج تحلیل اگزرژی نشان دهنده آن است که بویلر با MW861/473 ، توربین با MW534/34 و کندانسور MW178/16 بیشترین مقدار تخریب اگزرژی را به خود اختصاص داده اند. نتایج محاسبات، راندمان قانون اول و دوم سیکل در بار نامی را به ترتیب %12/40 و % 62/37 نشان می دهد.

هدف اصلی این پژوهش، بررسی نحوه تأثیر عوامل قیمتی، راندمان و درآمدی مؤثر بر شدت انرژی نیروگاه های حرارتی تولید برق در کشور است. برای این منظور اثر راندمان (کارایی) نیروگاه ها، درآمد حاصل از فروش برق نیروگاه ها و قیمت سوخت های مصرفی بر روی شدت انرژی نیروگاه های حرارتی در دوره زمانی 1397-1365 با استفاده از روش خود توضیح برداری ساختاری (SVAR) و رویکرد بلانچارد- کوآ مورد بررسی قرار گرفت. یافته های پژوهش بر اساس توابع ضربه- واکنش نشان می دهد، واکنش متغیر شدت انرژی نیروگاه ها به یک تکانه افزایشی به اندازه انحراف معیار وارد بر راندمان، منفی است. این یافته، انتظار تئوریکی اثر کاهنده راندمان بر شدت انرژی را برآورده می کند. همچنین، به دنبال یک تکانه دائمی وارد شده بر درآمد نیروگاه ها، شدت انرژی در نیروگاه ها کاهش می یابد. این یافته از این منظر که در بلندمدت با افزایش درآمد بنگاه، تمایل برای بهبود فناوری مورد استفاده افزایش یافته و تقاضا برای انرژی کاهش می یابد، مطابق انتظارات تئوریکی است. علاوه بر این، به دنبال یک تکانه وارد شده به قیمت انرژی (سوخت نیروگاه ها)، واکنش متغیر شدت انرژی در نیروگاه ها کاهشی است که این یافته با انتظار تئوریکی مبتنی بر اینکه با افزایش قیمت انرژی، انگیزه ای وجود دارد که دارندگان سرمایه های انرژی بر به افزایش کارایی و کاهش شدت انرژی متمایل شوند منطبق است. بر اساس  یافته های تحقیق، بهبود راندمان نیروگاه ها از طریق تبدیل نیروگاه های گازی به چرخه ترکیبی، استفاده از فناوری های جدید و واقعی کردن قیمت سوخت توصیه می شود.

در این پژوهش یک مدل کنترل فرآیند آماری ترکیبی برای شناسایی عوامل تأثیرگذار بر راندمان و کیفیت در صنایع تولیدی و قطعه ساز ارائه شده و سپس تحت کنترل قراردادن و بهینه سازی این فرآیندها مد نظر قرار می گیرد. صنایع تولیدی و قطعه ساز به عنوان بدنه اصلی صنایع کشور جهت مطالعه موردی و پیاده سازی در نظر گرفته شده است. جهت کشف عوامل اثرگذار بر راندمان از تکنیک های خوشه بندی استفاده می شود. و سپس با استفاده از الگوریتم های درخت تصمیم به پیش بینی راندمان و کیفیت در این صنایع پرداخته می شود و در مرحله پایانی جهت رسم نمودارهای کنترل، از نمودارهای کنترل پراکندگی و میانگین متغیرها استفاده می گردد. جدول مقایسه ای پارامترها توسط خروجی نرم افزار کلمنتاین تهیه شده و در بخش شبکه عصبی از نرم افزار رپیدماینر استفاده می شود. نتایج حاصل از شناسایی عوامل اثرگذار و پیش بینی از نظر فنی به مقادیر هدف نزدیک بوده و نمودارهای کنترل با حدود کنترل فنی مشخصه ها همخوانی داشته و جهت بهینه سازی مقدار هدف که راندمان و کیفیت است مفید می باشد.