مدل‌سازی و بهینه‌سازی سیستم هوای فشرده صنعتی با متغیرهای واقعی کارایی در مناطق گرمسیر

Abstract

در این مقاله مدل‌سازی و بهینه‌سازی توان مصرفی یک سیستم هوای فشرده صنعتی دو مرحله‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. این سیستم شامل دو عدد کمپرسور گریز از مرکز و یک خنک‌کن میانی از نوع پوسته - لوله می‌باشد. برای مدل‌سازی توان مصرفی، بازده آیزنتروپیک واقعی کمپرسورها با استفاده از داده‌های تجربی استخراج شده است. به منظور مدل‌سازی دمای هوای خروجی از خنک‌کن و محاسبه‌ی کارایی حرارتی آن، الگوریتم شبکه‌ی عصبی استفاده شد. در این روابط بازده آیزنتروپیک کمپرسورها به صورت تابعی از دمای هوای ورودی بوده، و کارایی حرارتی خنک‌کن تابعی از دمای هوای ورودی به خنک‌کن، دمای آب ورودی به آن جهت خنک‏کاری هوا و دبی حجمی هوای ورودی به آن است. به منظور بهینه‌سازی توان مصرفی کمپرسورها روش لاگرانژ به کار رفته است. توان مصرفی کمپرسورها به عنوان تابع هدف، بازده آیزنتروپیک کمپرسور مرحله‌ی اول و دوم، کارایی حرارتی خنک‌کن میانی و تولید آنتروپی در کمپرسورها به عنوان قیدهای حاکم بر مساله در نظر گرفته شده‌اند. در مقایسه با داده‌های تجربی مدل‌سازی دارای دقت مناسبی است. بهینه‌سازی صورت گرفته باعث کاهش توان مصرفی کمپرسورهای سیستم به طرز موثری شده است، به ویژه در تابستان به طوری کمترین و بیشترین این کاهش بین 5/2% تا 6/9% می‌باشد.