فشار خط اصلی بخار با فشار میانی(MPS) : Pm
فشار خط اصلی بخار با فشار پایین(( LPS : (Pl)
سطح مورد نیاز تبادل حرارت در هر بخش از منحنی ترکیبی جامع که به گرما نیاز دارد: Al
سطح کل تبادل حرارت: At
دمای ابتدایی هر سطحی که به انرژی نیاز دارد (بر حسب کلوین) : TBl
دمای انتهایی هر سطحی که به انرژی نیاز دارد (بر حسب کلوین) :TEl
گرمای نهان تبخیر: λ
ب– اصول و قواعدی یکسان که همه ی معادلات نوشته شده برای ابرساختار از آن پیروی می کنند:
۱) جریانهای خروجی از هر دستگاه به صورت بخار اشباع هستند.
۲) فشار و در نتیجه انتالپی در واحد جرم جریانهای ورودی به هر خط اصلی بخار، با انتالپی در واحد جرم خود خط اصلی برابر است.
۳) دبی جرمی جریانهای ورودی و خروجی از هر دستگاه با هم برابر است.
۴) برای هر خط اصلی بخار، جریان شماره ی یک (۱)، خود خط اصلی درنظر گرفته می شود.
۵) انتالپی در واحد جرم جریانهای خروجی از هر خط اصلی بخار با انتالپی در واحد جرم خود خط اصلی (هدر) برابر است.
۶) برای هر خط اصلی بخار، چون جریانها از چند دستگاه مختلف وارد این خط اصلی می شوند، شماره ی دستگاه مشخص نیست لذا به عنوان یک قرارداد، شماره ی دستگاه برای هر خط اصلی بخار، شماره ی همان خط اصلی (هدر) درنظر گرفته می شود.
۷) از آنجا که فرض بر این است، که فقط امکان استفاده از سه سطح بخار وجود دارد، لذا محدوده تغییرات خطوط اصلی بخار (i) از ۱ تا ۳ است.
۸) با توجه به اینکه در هر سطح معمولا از دیگ بخار، توربین، مبدل و شیر فشارشکن استفاده می شود، لذا دیگ بخار و خود خط اصلی بخار، k، توربین،k+1، مبدل،k+2 و شیر فشارشکن، k+3 نامگذاری می شود.
۳- مشخص کردن تابع هدف
همانطور که در بخش قبل بحث شد، تابع هدف می تواند حداکثر شدن سود انتخاب شود. این تابع هدف برابر تفاضل فروش و هزینه ها می باشد. لذا معادله مربوط به تابع هدف می تواند به شکل زیر آورده شود:
تابع هدف هزینه – فروش = سود بیشینه
ترم اول (فروش) شامل فروش توان و بخار تولید شده در سطوح مختلف می باشد و ترم دوم (هزینه) به هزینه ی مربوط به خرید دیگ بخار، مبدلها، توربینها و … بر می گردد.
۴- مشخص کردن متغیرهای طراحی و قیود مربوط به آنها
بدین منظور ابتدا باید متغیرهای طراحی (متغیرهای اصلی) که روی تابع هدف تاثیر می گذارند و تابع هدف با تغییر این متغیرها، تغییر می کند را مشخص نمود؛ مانند دبی جرمی جریانها، دما و فشار در هر سطح بخار و …، سپس برای این متغیرهای طراحی با توجه به محدودیتهایی که وجود دارد، قیود مربوطه را مشخص کرد.
متغیرهای طراحی برای این تابع هدف می توانند به دو دسته ی زیر تقسیم شوند:
الف) سطوح دما و فشار برای هر خط اصلی بخار:
TH, PH, TM, PM, TL, PL
ب) دبی جرمی جریانها:
دبی جرمی همه ی جریانهایی که برای فروش بخار در سطوح مختلف مورد استفاده قرار می گیرند یا از مبدلها خارج می شوند یا به توربینها وارد می شوند و یا به منظور انتقال بخار در سطوح مختلف به کار می روند.
۵- معادلات لازم برای حل مدل
شامل معادلات مربوط به محاسبه ی خواص فیزیکی، سطوح مبدلها، موازنه های جرم و انرژی و … می باشد که در ذیل آورده می شوند:
الف) موازنه های جرمی:
با بهره گرفتن از رابطه ی زیر می توان موازنه های جرمی یک ابرساختار را نوشت:
(۳-۲)
توضیح:
۱) برای هر خط اصلی بخار، جریان شماره ۱، خود خط اصلی (هدر) در نظر گرفته می شود.
۲) دبی جرمی جریانهای ورودی و خروجی از هر دستگاه با هم برابرند.
mijk = m i, j+1, k+m (۳-۳)
به طوریکه:
i= 1, 2, 3. ; j= 1, 2, 3, …,n. ; m= 1,2, 3, …, n. & k= 1, 2, 3, …,n.
البته در اینجا فرض شده که تنها سه سطح بخار وجود دارد.
ب) موازنه های انرژی:
با بهره گرفتن از رابطه ی زیر می توان موازنه های انرژی یک ابرساختار را نوشت:
(۳-۴)
توضیح:
۱) آنتالپی در واحد جرم جریانهای خروجی از هر خط اصلی بخار با آنتالپی در واحد جرم خود خط اصلی برابر است.
hijk = hi,j+m,k (۳-۵)
به طوریکه:
i= 1, 2, 3. ; j= 1, 2, 3, …,n. ; m= 1,2, 3, …, n. & k= 1, 2, 3, …,n.
2) با توجه به اینکه فشار جریانهای خروجی از هر دستگاه، با فشار خط اصلیی که بخار وارد آن می شود، برابر است و از سوی دیگر چون خطوط اصلی بخار با فشار میانی و فشار پایین به حالت اشباع هستند، لذا با برابری فشارها، آنتالپی ها نیز برابر می شوند؛ خواهیم داشت:
Pijk = Pi-1,j+m,k+m (۳-۶)
به طوریکه:
i= 2, 3. ; j= 1, 2, 3, …,n. ; m= 1,2, 3, …, n. & k= 2, 3, …,n.
و در نتیجه داریم:
hijk = hi-1,j+m,k+m (۳-۷)
به طوریکه:
i= 2, 3. ; j= 1, 2, 3, …,n. ; m= 1,2, 3, …, n. & k= 2, 3, …,n.
ج) کار تولیدی توسط توربین ها:
کار ایده آل هر توربین برابر است با حاصلضرب دبی جرمی جریان ورودی به توربین در اختلاف آنتالپی جریانهای ورودی و خروجی از توربین؛ که برای نزدیک شدن به حالت ایده آل باید آن را در بازده توربین ضرب نمود.