فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در سال‌های اخیر، با رشد روزافزون مصرف گاز طبیعی در ایران، تعداد ایستگاه‌های تقلیل‌فشار افزایش چشمگیری داشته‌است. در شیرهای فشارشکن این ایستگاه‌ها، افت دﻣﺎی ناشی از اثر ژول- تامسون موجب هیدراته‌شدن‌گاز، یخ‌زدگی شیرآلات و انسداد مسیر انتقال می‌گردد. بدین سبب حدود 14000 دستگاه گرمکن‌حمام‌آب قبل از ورود گاز پرفشار به این شیرها، وظیفة پیش‌گرمایش آن را برعهده دارند. شوربختانه، بازدهی با میانگین 30 درصدی این گرمکن‌ها، سالانه نزدیک به یک میلیارد متر مکعب گاز طبیعی فرآوری‌شده معادل با ظرفیت نیروگاهی 400 مگاواتی را به هدر می‌دهد. پژوهش حاضر با هدف بهینه‌سازی این گرمکن‌ها، درصدد برقراری مصالحة بین بیشینگی کارآیی و کمینگی اتلاف و هزینة آن‌هاست. در این مقاله، با مدل‌سازی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی گرمکن‌ها، سه تابع هدف شامل بازده‌حرارتی، عدد آنتروپی‌تولیدی و عدد هزینة تلف‌شده، تعریف و سپس مدل‌ریاضی مسأله در قالب دو سناریو پیشنهاد شده‌است. آنگاه حل مدل براساس یکی از تکنیک‌های الگوریتم ژنیتک چندهدفه، با استفادة از روش کمینه‌سازی آنتروپی تولیدی و بکارگیری هم‌زمان نرم‌افزارهای ایز و متلب انجام گرفته و جبهة بهینة پارتوی هر یک از این سناریوها تعیین گردیده‌است. نتایج حاصل از پیاده‌سازی مدل با انحراف کمتر از 10 ± درصد نسبت به نتایج یک نمونة واقعی، حکایت از عملکرد قابل قبول آن دارد. بر پایة این نتایج، بهبود بازده‌حرارتی این گرمکن‌ها بسته به دبی‌حجمی گاز در بازة بین 48 تا 55 درصد امکان‌پذیر و دارای توجیه فنی - اقتصادی است. این نتایج که در قالب روابط، منحنی‌ها و گروه‌های بی‌بعد ارائه شده‌است، می‌تواند به عنوان مرجعی برای طراحی بهینة گرمکن‌های‌حمام‌آب مورد استفاده قرارگیرد.