پروپوزال کارشناسی ارشد – تحلیل اکسرژی خط فرآوری شیر با ماندگاری طولانی

پروپوزال کارشناسی ارشد – تحلیل اکسرژی خط فرآوری شیر با ماندگاری طولانی

عنوان فارسی پایان‌نامه: تحلیل
اکسرژی خط فرآوری شیر با ماندگاری طولانیتعداد صفحات : 10 و قابل ویرایشعنوان انگليسي پایان نامه: Exergy analysis of long life
milk processing plant of west Azerbaijan Pegah company الف-
تعريف­ مسئله يا فرضيه: شیر و فرآورده­های
آن با ارزش­ترین مواد غذایی هستند که تقریباً تمامی مواد لازم برای رشد و ادامه
زندگی انسان را دارا می­باشند. لبنیات می­توانند به طور متعادل بیشتر نیازهای
غذایی انسان را تأمین کنند و به عنوان یکی از مهمترین منابع پروﺗﺌین­های حیوانی
محسوب می­شوند و حاوی انواع متنوعی از ویتامین­ها و مواد معدنی با ارزش مانند
کلسیم می­باشد. شناخته شدن ارزش­های غذایی شیر به مرور زمان موجب شده که این ماده
غذایی جایگاه ویژه­ای در برنامه غذایی انسان داشته باشد. افزایش جمعیت جهان و عدم
تأمین نیازها توسط تولیدات سنتی از یک سو و تمایل شدید به فساد در این ماده غذایی
از سوی دیگر، نیاز به صنعتی­شدن در زمینه فرآوری شیر و تبدیل آن به فرآورده­های
دیگر را به وضوح نشان می­دهد. به طوری که برای استفاده بهینه از این ماده غذایی
مفید و ارزشمند، صنایع و کارخانه­های متعددی در کنار دامداری­های صنعتی ایجاد شده
است. صنعتی­شدن فرآوری لبنیات موجب تولید محصولات متنوع و بهداشتی شده که این امر
به نگهداری طولانی مدت و صحیح­تر آنها به طرق مختلف کمک نموده است. گسترش و پیشرفت
صنعت شیر موجب تغذیه بهتر و سلامت بیشتر شده و یکی از عوامل مهم درآمدزایی در
کشورهای پیشرفته گردیده است، به طوری که امروزه فرآورده­های لبنی در حجم عظیمی و
به شکل­های مختلف صورت می­گیرد (بایلند[1][1]، 2003).فرآوری شیر و
تبدیل آن به فرآورده­های مختلف، جزء صنایعی هستند که انرژی زیادی را مصرف می­کنند.
صنعت لبنیات پنجمین صنعت از لحاظ مصرف انرژی پس صنایع نفت، شیمیایی، چوب و کاغذ و
ذوب آهن می­باشد (منیر[2][2] و همکاران، 2014). این در حالی است که هنوز هم سوخت­های فسیلی که
عامل اصلی انتشار گازهای گلخانه­ای و نهایتاً مشکلات زیست محیطی مانند گرم شدن کره
زمین و تغییرات اقلیمی هستند، منبع اصلی تولید انرژی در کارخانه­های لبنیات می­باشند.
از طرفی هزینه­های مصرف انرژی در قیمت تمام شده شیر و مواد لبنی نقش تعیین کننده­ای
دارد. لذا انرژي مصرف شده براي فرآوری شیر و دیگر فرآوردهای لبنی از عوامل بسيار
مهم است که باید بیشتر مورد توجه و بررسی قرار گیرد. افزایش آگاهی از محدودیت­های
انرژی در دنیا باعث شده تا برخی کشورها در سیاست­های خود در مورد مصرف انرژی
تجدیدنظر نموده و از اتلاف انرژی به طور جدی جلوگیری کرده و از منابع انرژی­های
تجدیدپذیر تا حد امکان استفاده نمایند. این امر همچنین باعث شده است که جوامع علمی
توجه خود را به سمت روش­های نوین جهت تحلیل صنایع و سامانه­های پرمصرف انرژی معطوف
کرده و از رویکردهای مهندسی و پیشرفته جهت استفاده بهینه از منابع انرژی­های روی
آورند (دینسر[3][3] و روزن[4][4]، 2012).به صورت سنتی،
عمده پژوهشگران تا دو دهه پیش معمولاً از تحلیل انرژی بر پایه قانون اول
ترمودینامیک جهت بررسی و بهینه­سازی مصرف انرژی در صنایع مختلف استفاده می­کردند.
قانون اول ترموديناميک
بيان­گر حفظ انرژي
در تمام فرآيندها
است و هيچ محدوديتي
بر جهت انتقال
انرژي قائل نمی­شود.
قانون بقای انرژی هیچ توضیحی در مورد کیفیت انرژی­های عبور کننده از مرز یک سامانه
را به ما نمی­دهد، در حالی که طي
انجام یک فرآيند، کيفيت انرژي مدام
دستخوش تغییر می­گردد. لذا
سامانه­هاي داراي پتانسيل
و کيفيت بالاي انرژي باید  مورد شناسايي
و ارزيابي قرار
گيرند. بديهي است سامانه­هاي
داراي پتانسيل کاردهي
بالا مي­توانند در کاهش مصرف
منابع فسيلي و
يا گران ­قيمت
انرژي در
فرآيندهاي مختلف موثر
واقع شوند.در دو دهه اخیر،
به منظور کمّي
ساختن کيفيت انرژي مفهومي
تحت عنوان اکسرژي[5][5] تعريف شده
است و به
طور گسترده در
طراحي، شبيه­سازي و ارزيابي
عملکرد سامانه­هاي مختلف
حرارتي و شيميايي
حرارتي به­کار برده
شده است (اوتلو[6][6] و همکاران، 2007). اکسرژی حداکثر کار مفیدی است که می­توان از یک سامانه یا جریان انرژی استخراج
کرد موقعی که از حالت
ترموديناميکي موجود طی يک فرآيند
برگشت­پذير[7][7] به وضعیت محيط مرجع انتقال داده شود. در نتيجه اکسرژي
و يا قابليت
کاردهي سامانه­اي­ که در
حالت تعادل با محيط
است صفر خواهد بود.
برگشت­ناپذيري­هاي[8][8] موجود در
يک فرآيند واقعي
سبب توليد آنتروپي[9][9] و تخریب اکسرژي در
سامانه مي­گردد و
به اين ترتيب در
اين همه فرآيندهای واقعی همواره
کيفيت انرژي تنزل مي­یابد. بررسي تلفات کيفيت
انرژي ناشي از
برگشت ناپذيري­هاي موجود ضمن
فرآيندهاي مختلف تحت
عنوان آناليز اکسرژي
ناميده مي­شود (کامدلی[10][10] و همکاران، 2004). آناليز انرژي و اکسرژي
از دو ديدگاه
کاملاً متفاوت مطرح می­گردند به طوری ­که آناليز انرژي
براساس قانون اول ترموديناميک به کمیت انرژی­های مختلف ورودی
و خروجی پرداخته و تبادلات آنها را طي فرآيندهای مختلف مورد ارزیابی قرار می­دهد، در
حاليکه پيرامون نحوه تغيير
شکل انرژي­ها و
از بین رفتن کيفيت کاردهي آنها اطلاعاتی نمی­دهد. در حالی­که با
انجام آناليز اکسرژي بر
اساس تلفیق قوانين اول
و دوم
ترموديناميک مي­توان از
پتانسيل انرژي­هاي موجود اطلاع
حاصل کرد.
به دليل بازگشت­ناپذيري­هاي
ترموديناميکي موجود در
فرآيندهاي مختلف با وجود
بالا بودن بازده
انرژي، غالباً بازده اکسرژي
از مقدار پايين­تري
برخوردار است که
نشان دهنده اتلاف کيفيت
انرژي در فرآیندها است و همواره یک میزان اکسرژی طی فرآیندهای
واقعی تخریب می­گردد (موناگنوی[11][11]
و همکاران، 2007). شکل
1 مفهوم انرژی، آنتروپی و اکسرژی را به تصویر می­کشد. همان­طور که از شکل مشخص است
که میزان انرژی ورودی و خروجی سامانه برابر است و تحلیل انرژی هیچ اطلاعاتی در
مورد قابلیت کاردهی انرژی ورودی یا خروجی نمی­دهد. در ضمن به وضوح مشخص است که
اکسرژی در داخل سامانه  تخریب یا مصرف می­شود
و می­توان قابلیتی را که انرژی ورودی یا خروجی برای ایجاد تغییر یا کار دارند را محاسبه کرد و تلفات انرژی را در
سامانه کاهش داد. همچنین مشخص است که آنتروپی به علت برگشت­ناپذیرهای موجود در
سامانه در حال افزایش است. این شکل بیانگر این است که تحلیل انرژی
قادر به تشخیص کیفیت انرژی که وابسته به منبع حرارتی است، نمی­باشد. در حالی­که
تحلیل اکسرژی علاوه از اطلاعات جامعی که در مورد کمیت انرژی­های عبوری از مرز یک
سامانه می­دهد، اطلاعات ارزشمندی در مورد کیفیت انرژی­های موجود در یک سامانه در
اختیار محققین و مهندسین قرار می­دهد. لذا، تحلیل اکسرژی به یک ابزار کارآمد جهت
ارزیابی و بهینه­سازی فرآیندها و سامانه­های مهندسی در صنایع مختلف تبدیل شده است
(زارگات[12][12]
و همکاران، 1987). با نتایج تحلیل
اکسرژی، کمیت و کیفیت انرژی­های مختلف مشخص شده و اطلاعات مفیدی در زمینه انتخاب
اجزاء و عملکرد سامانه­ها مهیا می­گردد که این اطلاعات در تعیین قیمت محصول و
فرآوری، حفظ انرژی، انطباق مصرف سوخت و انتشار آلودگی بسیار موثر می­باشند.  [1][1]Bylund[2][2]Munir[3][3]Dincer [4][4]Rosen [5][5]Exergy [6][6]Utlu[7][7]Reversible [8][8]Irreversibilities [9][9]Entropy [10][10]Camdali[11][11]Muangnoi[12][12]Szargutv:* {behavior:url(#default#VML);}
o:* {behavior:url(#default#VML);}
w:* {behavior:url(#default#VML);}
.shape {behavior:url(#default#VML);}

Normal
0

false
false
false

EN-US
X-NONE
AR-SA

/* Style Definitions */
table.MsoNormalTable
{mso-style-name:’Table Normal’;
mso-tstyle-rowband-size:0;
mso-tstyle-colband-size:0;
mso-style-noshow:yes;
mso-style-priority:99;
mso-style-parent:”;
mso-padding-alt:0in 5.4pt 0in 5.4pt;
mso-para-margin-top:0in;
mso-para-margin-right:0in;
mso-para-margin-bottom:8.0pt;
mso-para-margin-left:0in;
line-height:107%;
mso-pagination:widow-orphan;
font-size:11.0pt;
font-family:’Calibri’,sans-serif;
mso-ascii-font-family:Calibri;
mso-ascii-theme-font:minor-latin;
mso-hansi-font-family:Calibri;
mso-hansi-theme-font:minor-latin;
mso-bidi-font-family:Arial;
mso-bidi-theme-font:minor-bidi;}