اکسرژی ( Exergy ) و پینچ (Pinch)
اکسرژی ( Exergy ) و پینچ (Pinch)
اکسرژی ( Exergy ) و پینچ (Pinch): :
اکسرژی یکی از راه های تحلیل انرژِی است، که در برگیرنده تمامی انرژی های جریان سیال است. این انرژِی میتواند ناشی از حرکت واکنش و یا هر چیز دیگه هم باشد.
G=H-TS، پایه تحلیل اکسرژِی است. در واقع به جای موازنه انرژِی که مثلاً برای یک جریان در رأکتور نوشته می شود باید از رابطه فوق استفاده شود.
در چند دهه اخیرمباحث process integration مطرح شده است.قبلا تصور میشد تنها با كار آمد كردن تك تك فرآیندهای یك سیستم میتوان بهترین شرایط عملكرد سیستم را بدست آورد اما بررسی اثر متقابل فرآیند ها و تاثیر آنها هم بر یكدیگر وبر كل سیستم به كار آمد شدن سیستم منجر می شود .این روش دو قسمت دارد: ابزار تحلیلی كه Exergy و ابزار كاربردیpinch . اكسرژی بر مبنای قانون دوم ترمودینامیك و پینچ بر مبنای قانون اول ترمودینامیک می باشد. .
روش اكسرژی یك راهكار برای آنالیز ترمودینامیكی فرآیند هاست كه به طور تقریبی بصورت اندازه گیری جهانی پتانسیل كار یا كیفیت شكلهای مختلف انرژی در ارتباط با یك محیط تعریف میشود.یك كاربرد موازنه اكسرژی بیان میدارد كه چقدر از پتانسیل كار قابل استفاده (مفید ) وارد شده به فرآیند بوسیله فرآیند مصرف شده است.این میزان اتلاف همان بازگشت ناپذیری است.
پینچ در واقع یك ابزار كاربردی در صنایع است كه از قانون اول ترمودینامیك استفاده می کند. بر اساس نظریه چشمه وچاه انرژی ، تحلیلگر پینچ سعی می كند انرژی را از چشمه یعنی جایی كه انرژی تولید می شود به سمت محلی كه به انرژی نیاز است (چاه ) هدایت كند و به این ترتیب از انرژی موجود در سیستم برای رفع نیاز استفاده شود .مسلما این روش باعث كاهش اتلافات انرژی خواهد شد. چشمه انرژی میتواند یك جریان گرم سیال و چاه، جریان سرد سیال باشد كه البته گرم یا سرد بودن نسبت به جریانهای دیگر معنی پیدا می كند. تحلیلگر پینچ با در نظر گرفتن مجموعه ای از جریانات و با محاسبات به دمایی میرسد كه نقطه پینچ گفته می شود. این نقطه دمای بهینه تبادل جریانات سیستم رو نشان می دهد. برای رسیدن به این نقطه از مبدلهای حرارتی مناسب استفاده می كنند و مشخص میكنند كه كدام جریانها وارد چه مبدلی بشوند.
وقتی سیکل یک ماشین گرمایی بررسی می شود, با قانون اول موازنه انرژی نوشته می شود و با استفاده از قانون دوم مشخص می شود که چقدر گرما میتواند به کار تبدیل شود, که از بازده کارنو استفاده می شود , در یک مثال کاربردی وقتی برای یک واحد صنعتی تحلیل پینچ استفاده میشود , اول باید موازنه اکسرژی واحد نوشنه شود تا معلوم شود چقدر انرژی های موجود قابل تبدیل به یکدیگر هستند , چون کیفیت انرژی ها با هم متفاوت است , مثلا در تماس دو جسم سرد و گرم قانون اول بیان می کند که کل انرژی که جسم گرم از دست می دهد جسم سرد دریافت می کند , اما تحلیل اکسرژی بیان می کند فقط قسمتی از آن انرژی قابل انتقال است. پس میشود گفت اکسرژی قابلیت تبادل انرژی را مشخص می کند و پینچ چگونگی آن را که این دو روش با هم برای integration انرژی فرآیند استفاده میشوند.