پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت-(گروه مهندسی شیمی)

 

دبی سنج جابجایی مثبت چیست؟

دبی سنج جابجایی مثبت (Positive displacement) در دسته فلومتر حجمی قرار می گیرد. در فلومتر جابجایی مثبت، سیال هنگام عبور از محفظه جریان سنج به واحدهای حجمی کوچکتری تقسیم شده و سپس به سمت خروجی هدایت و تخلیه می شود. با شمارش تعداد واحدهای حجمی انتقال یافته در طول زمان می توان جریان حجمی یا کل حجم عبور کرده از دبی سنج را اندازه گیری کرد. این دبی سنج ها معمولا به عنوان جمع کننده به کار می روند و کل حجم عبوری سیال را در مدت زمان مشخص نشان می دهند. دبی سنج جابجایی مثبت، در نقشه ها و مدارک ابزار دقیق به صورت FQI نمایش داده می شود.

دبی سنج ها یا فلومتر جابجایی مثبت، بر اساس جابجایی حجم های مشخصی از سیال از سمت فشار بالا به سمت فشار پایین در مسیر حرکت سیال کار می کنند. تعداد دفعاتی که این حجم مشخص می گذرد، اطلاعات لازم در زمینه دبی کل را می دهد. مقدار سیالی که از دبی سنج یا فلومتر می گذرد، مقدار فلو حجمی یا دبی حجمی می باشد. به دلیل اینکه در این روش حجم مشخصی ارسال می شود، لذا این روش برای سیالات batch مخلوط کردن با حجم های مشخص و انتقال های custody مناسب است. این نوع تجهیزات اطلاعات دقیقی را تولید کرده و معمولا برای خرید و فروش های عمده تولیدات و محاسبه تجمعی دبی عبوری به کار می روند.

برای ساخت دبی سنج جابجایی مثبت، از مکانیزم های متفاوتی استفاده می شود. یکی از این مکانیزم ها استفاده از دو عدد چرخ دنده می باشد که مماس بر یکدیگر حرکت می کنند. در ابن نوع دبی سنج، حجم مشخصی از سیال در یک دام مکانیکی ما بین دنده ها و محفظه محصور شده و سپس به سمت خروجی هدایت و آزاد می شود. این روند در طول عملکرد دبی سنج جابجایی مثبت و تا زمانی که سیال جریان دارد، تکرار می شود. می توان با نصب یک سوئیچ غیر تماسی در بالای چرخ دنده ها تعداد پالس های تولیدی را به یک شمارنده داد و سرعت چرخش چرخ دنده ها را اندازه گیری کرد. فرکانس تکرار پالس ها متناسب با جریان حجمی سیال بوده و تعداد تکرار آن در یک بازه ی زمانی مشخص نشان دهنده کل حجم عبوری می باشد.

دبی سنج جابجایی مثبت از انواع زیر تشکیل شده است:
1- پره گردان (ROTARY VANE)
2- پروانه های بریده (LOBED IMPELLER)
3- دنده های بیضوی (OVAL GEAR)
4- دیسک های حرکت محوری (NUTATING DISK)

پره گردان (ROTARY VANE):

پره های فنری (SPRING LOADED VANE) داخل و خارج کانالی در روتور می لغزند. بنابراین پره ها به طور دائم با دیواره سیلندری غیر هم مرکز ابزار دقیق در تماس هستند. شکل سیلندر به گونه ای است که در ورودی و خروجی تجهیز پره ها از دیواره فاصله داشته و در بقیه جاها پره ها با دیواره مماس است. هنگامی که روتور می چرخد، حجم مشخصی از سیال بین دو پره و دیواره خارجی محصور می شود. مقدار دبی در این حالت بر پایه میزان حجم در هر چرخش است.

 

نوع پیستونی (در نوع پیستونی به جای پره گردان پیستون حرکت چرخشی داشته و در هر چرخش مقدار مشخصی از سیال را جابجا می کند) برای اندازه گیری دقیق در حجم های کوچک مناسب است و از گرانروی یا ویسکوزیته (VISCOSITY) تاثیر نمی پذیرد. محدودیت های استفاده از این نوع تجهیز بیشتر به دلیل نشتی و افت فشار است.

این نوع از اندازه گیری ها به صورت گسترده در صنعت نفت و برای مواردی مانند اندازه گیری بنزین و نفت خام استفاده می شود. از مزایای این نوع دبی سنج ها، می توان به دقت متعارف، مناسب برای درجه حرارت های بالا تا 180 درجه سانتی گراد و فشار کاری بالا اشاره کرد. این نوع دبی سنج ها مناسب برای مایعات تمیز می باشند.

پروانه های بریده (LOBED IMPELLER):

در این نوع از اندازه گیری ها از دو پروانه بریده استفاده می شود که به یکدیگر گیر می کنند و در هم جا می افتند تا خلاف جهت یکدیگر در داخل محفظه ای بچرخند. در هر چرخش حجم مشخصی از سیال انتقال می یابد. شکل زیر روند به دام انداختن و آزادسازی سیال در یک سیکل کامل از فلومتر جابجایی مثبت را نشان می دهد. در این دبی سنج، بخش متحرک به صورت دو بازوی درگیر در هم ساخته می شود. سیال هنگام عبور از جریان سنج یا فلومتر جابجایی مثبت به چهار بخش تقسیم می شود. هر یک از بازوها در یک چرخش 90 درجه ای حجم کوچکی از سیال را از ورودی گرفته و بین خود و محفظه فلومتر محصور می کنند و در 90 درجه بعدی آن را در خروجی آزاد می نمایند. با هر دوران کامل جریان سنج حجمی معادل 4 دلتا v از سیال انتقال می یابد. بازوها درون محفظه دبی سنج جابجایی مثبت به گونه ای تنظیم می شوند که هیچ فاصله ای بین آنها نباشد و هیچ گونه سایشی بر روی هم نداشته باشد. این مسئله مانع نشت سیال از میان بازوها می شود و میزان جریان عبوری با آنچه در خروجی دبی سنج نمایش داده می شود، برابر خواهد بود. حرکت بازوها متاثر از نیروی سیال است و با افزایش جریان حجمی سرعت دوران بازوها نیز افزایش می یابد.

اندازه گیری پروانه بریده اغلب برای گازها استفاده می شود. از مزایای آن فشار کاری بالا و دمای کاری بالا را می توان نام برد.

دنده های بیضوی (OVAL GEAR):

دو دنده بیضی شکل سیال را بین خودشان و دیواره های تجهیز درگیر می کنند و به دام می اندازند.

این دنده های بیضوی بر اثر فشار ناشی از سیال می چرخند و تعداد چرخش های آنها مشخص کننده حجم سیال عبوری از تجهیز است.

دبی سنج جابجایی مثبت با تبدیل دبی به بخش هایی با حجم مشخص و شمردن تعداد این بخش ها کار می کند.

گران روی سیال می تواند به نشتی و لغزیدن دبی در دبی سنج کمک کند. در طراحی های جدید این نوع فلومترها از سر و موتور برای حرکت دادن دنده ها استفاده شده است. با این کار افت فشار دو سر اندازه گیری از بین می رود و همچنین نیروی لازم برای حرکت دادن دنده ها فراهم می شود. این روش نیرویی را که موجب لغزیدن سیال می شود، کاهش می دهد. عموما از این روش در سایزهای پایین اندازه گیری استفاده می شود و دقت دستگاه را در دبی های پایین افزایش می دهد.

هنگامی که سیال از داخل فلومتر دنده بیضوی عبور می کند، روتور می چرخد. آهنرباهایی که در روتور قرار گرفته اند، از کنار مدار تولیدکننده پالس عبور می کنند. مدار تولید کننده پالس شامل REED SWITCH یا سنسورهای اثر هال است. سیگنال تولید شده به مدار شمارنده ی پالس ارسال می شود.

از مزایای آن می توان به دقت بالای 25 درصد، فشار و دمای عملیاتی بالا، مناسب برای اندازه گیری های پیوسته و ناپیوسته و تنوع وسیع مواد سازنده اشاره کرد.

دیسک های حرکت محوری (NUTATING DISK):

از دیسک های حرکت محوری به صورت گسترده در سرویس آب خانگی استفاده می شود. بخش متحرک که سیال را به بخش های کوچک تقسیم می کند، شامل دیسک شیاردار شعاعی است که با یک توپ و پین محوری ترکیب می شود. این بخش به حفره داخلی ابزار دقیق چفت است وآن را به چهار بخش تقسیم می کند. دو بخش در بالای دیسک در قسمت ورودی و دو بخش در زیر دیسک در قسمت خروجی است. هنگام عبور سیال از داخل دستگاه افت فشار خروجی نسبت به ورودی سبب جنبیدن و تکان خوردن دیسک می شود. در هر سیکل دستگاه به میزان حجم کل حفره داخلی خود منهای حجم بخش دیسک سیال را جابجا می کند. انتهای محور پین که به صورت دایره ای حرکت می کند، بادامکی را که به دنده ای متصل است حرکت می دهد. این دبی سنج، دبی مایعات را با خطای 2 درصد اندازه گیری می کند. این روش اندازه گیری فقط برای لوله هایی با سایز پایین ساخته شده است. این نوع دبی سنج ها، حجمی از سیال را که برابر با حجم درونی محفظه منهای حجم دیسک می باشد از خود عبور می دهد. لغزیدن دیسک نیز منجر به چرخش پین متصل به توپی و چرخ دنده نصب شده در بالای آن می شود. چرخ دنده به یک جمع کننده متصل است و میزان حجم عبوری سیال را اندازه گیری می کند. این جریان سنج ها تنها برای لوله هایی با اندازه کوچک ساخته می شوند و به دلیل سادگی و عدم نیاز به تغذیه الکتریکی در کنتورهای آب مصرفی ساختمان های مسکونی و تجاری به کار برده می شوند.

جهت افزایش عمر دبی سنج جابجایی مثبت، توجه به جنس مواد به کار رفته در ساخت آنها خصوصا اجزا مرتبط با سیال مانند بدنه داخلی قطعات متحرک یاتاق ها و واشرها ضروری است. چنانچه این بخش ها با سیال مطابقت نداشته باشند به سرعت دچار خوردگی و سایش می شوند. مسئله دیگر وجود حباب های هوا و گاز به همراه سیال مایع می باشد. در این حالت مقدار جریان نمایش داده شده بیشتر از مقدار واقعی خواهد بود، زیرا حجم حباب هوا نیز در میزان فلوی عبوری منظور می گردد. تطابق چسبندگی سیال عبوری با چسبندگی سیالی که جریان سنج برای آن کالیبره شده است، از دیگر مواردی است که در هنگام استفاده از فلومتر جابجایی مثبت باید مورد توجه قرار گیرد. هر چند روش اندازه گیری در دبی سنج جابجایی مثبت مستقل از چسبندگی سیال می باشد. بزرگترین مزیت دبی سنج جابجایی مثبت این است که بدون نیاز به تغذیه الکتریکی جریان حجمی سیال را اندازه گیری می کند. در واقع این انرژی حرکت سیال است که منجر به حرکت بخش های متحرک جریان سنج ها می شود و با نصب یک نمایشگر بر روی فلومتر جابجایی مثبت می توان جریان لحظه ای را به صورت محلی نمایش داد.

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

پیل سوختی چیست؟

پیل های سوختی یا سلول های سوختی وسیله ای هستند که
انرژی پتانسیل شیمیایی (انرژی ذخیره شده در پیوندهای مولکولی) را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

در حال حاضر معروف ترین نوع، پیل سوختی هیدروژنی است که
از گاز هیدروژن (H2) و گاز اکسیژن (O2) به عنوان سوخت استفاده می کند.

سلول های سوختی برای تبدیل انرژی از واکنش بین هیدروژن و اکسیژن در سلول های آب استفاده کرده و برق و گرما تولید می کنند.

پیل ها یا سلول های سوختی یک فناوری جدید برای تولید انرژی بدون ایجاد آلودگی های صوتی و زیست محیطی هستند.

در این سلول ها سوخت و اکسید کننده به صورت مستقیم ترکیب شده و
انرژی الکتریکی با بازدهی بالایی تولید می شود.

دلیل بازدهی بالا در پیل های سوختی به خاطر نحوه تبدیل انرژی است.

تبدیل انرژی شیمیایی به حرارت و پس از آن به انرژی مکانیکی و در نهایت الکتریسیته باعث می شود که
اتلاف انرژی را به حداقل مقدار ممکن برسد.

انواع پیل های سوختی

پیل های سوختی در درجه اول با توجه به نوع الکترولیت مورد استفاده در آن ها طبقه بندی می شوند.

• این طبقه بندی عوامل متعددی مثل موارد زیر را تعیین می کند:
• نوع واکنش های الکتروشیمیایی موجود در سلول
• نوع کاتالیزور مورد نیاز
• محدوده دمایی که سلول در آن فعالیت می کند
• سوخت مورد نیاز

در حال حاضر انواع مختلفی از سلول های سوختی تولید می شوند که
هر کدام مزایا، محدودیت ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

در ادامه برخی از آن ها را مشاهده می نمایید:

1. پیل سوختی الکترولیت پلیمر یا غشا مبادله کننده پروتون (PEMFC)
2. پیل سوختی اسید فرمیک (FFC)
3. پیل سوختی قلیایی (AFC)
4. پیل سوختی کربنات مذاب (MCFC)
5. پیل سوختی میکروبی (MFC)
6. پیل سوختی اسید فسفریک (PAFC)
7. پیل سوختی هوا-روی (Zn-Air FC)
8. پیل سوختی اکسید جامد (SOFC)
9. پیل سوختی سرامیکی

نحوه کارکرد پیل های سوختی

هر پیل سوختی دو الکترود دارد که به ترتیب آند و کاتد نامیده می شوند.

در حقیقت واکنش هایی که در پیل های سوختی تولید برق می کنند در الکترودها اتفاق می افتد.

علاوه بر این در هر پیل سوختی یک الکترولیت وجود دارد که ذرات دارای بار الکتریکی را از یک الکترود به دیگری حمل می کند.

همچنین به وسیله یک کاتالیزور سرعت واکنش در الکترودها را افزایش می دهد.

الکترولیت در تبدیل انرژی پیل سوختی نقش اساسی دارد.

الکترولیت تنها باید به یون های مناسب بین آند و کاتد اجازه عبور دهد چرا که
اگر الکترون های آزاد یا مواد دیگر بتوانند از طریق الکترولیت عبور کنند، واکنش شیمیایی را مختل می کنند.

برای تبدیل انرژی، اتم های هیدروژن وارد یک آند در پیل سوختی می شوند.

یک واکنش شیمیایی آن ها را از الکترون های خود جدا می کند.

اکنون اتم های هیدروژن یونیزه شده و بار الکتریکی مثبت دارند.

الکترون های دارای بار منفی جریان را از طریق سیم برای انجام کار فراهم می کنند.

در کنار هیدروژن به عنوان سوخت، پیل های سوختی به اکسیژن نیز احتیاج دارند.

اکسیژن وارد کاتد می شود و در بعضی از انواع پیل های سوختی با الکترون هایی که از مدار الکتریکی و یون های هیدروژن که از طریق آند از طریق الکترولیت عبور کرده اند، ترکیب می شود.

در نوع دیگری از پیل ها، اکسیژن الکترون ها را جمع کرده و
سپس از طریق الکترولیت به آند می رود و در آنجا با یون های هیدروژن ترکیب می شود.

در نتیجه انرژی مورد نیاز برای تولید الکتریسیته فراهم می شود.

جریان تولید شده توسط این فناوری DC است.

در صورت نیاز به جریان متناوب یا AC، باید خروجی DC از طریق دستگاه اینورتر تبدیل و هدایت شود.

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه صنعت و مدیریت شیمی

پیل سوختی چیست؟

پیل سوختی دستگاهی است که از طریق یک واکنش شیمیایی برق تولید می‌‌کند. همه پیل‌‌های سوختی دو قطب الکتریکی (الکترود) به نام آند و کاتد دارند. در واقع، واکنش‌‌های شیمیایی در این الکترودها صورت می‌‌گیرد و منجر به تولید الکتریسیته می‌شود. علاوه بر این، هر پیل سوختی الکترولیت و کاتالیست نیز دارد؛ نقش الکترولیت جابه‌جایی ذرات باردار بین الکترودها است، در حالی که کاتالیست سرعت واکنش‌‌ها را در الکترودها افزایش می‌‌دهد.

با اینکه هیدروژن سوخت اصلی ورودی پیل‌‌ محسوب می‌‌شود، برای شکل گرفتن واکنش، به اکسیژن نیز نیاز است. یکی از بزرگ‌ترین جذابیت‌‌های پیل سوختی این است که الکتریسیته با کمترین میزان آلودگی تولید می‌شود. در واقع، بیشترین میزان از اکسیژن و هیدروژن ورودی به پیل، در نهایت به شکل یک محصول فرعی بی‌‌خطر، یعنی آب، ترکیب خارج می‌‌شود. عملاً، هر پیل سوختی مقدار خیلی کمی جریان مستقیم برق تولید می‌‌کند و به همین دلیل تعداد زیادی پیل در دسته‌‌های بزرگی که پشته یا استک (Stack) نامیده می‌‌شوند برای تولید برق مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

تاریخچه پیل سوختی

علی‌رغم اینکه پیل سوختی از فناوری‌‌های نوین محسوب می‌‌شود، اما بیش از 150 سال موضوع آشنایی برای پژهشگران بوده است. ویلیام رابرت گروو (William Robert Grove) در سال 1838 «پیل گروو» را ساخت که الکترودهای پلاتینی غوطه‌‌ور در سولفات روی داشت و ۱۲ آمپر جریان با ولتاژ ۱٫۳ ولت تولید می‌‌کرد. پیش از این نیز، ویلیام نیکلسون (William Nicholson) و آنتونی کارلیسل (Anthony Carlisle) فرایند استفاده از برق را برای جداسازی اکسیژن و هیدروژن شرح داده بودند، اما به گفته خود گروو، «ترکیب گازها برای تولید برق گامی بسیار دورتر از آنچه تا آن زمان پیموده بودند به نظر می‌رسید.»

کریستین شوباین (Christian Schönbein)، دوست گروو، که مکاتبات وی را نیز انجام می‌‌داد، به همراه گروو، نظریه شیمیایی را مورد بحث قرار دادند و پاگندروف نیز نظریه برخورد را مورد بررسی قرار داد تا در نهایت بخش‌‌هایی از عملکرد و تئوری واکاوی شد. گروو با استفاده از نتایج این تحقیقات شاهکار خود را به اتمام رساند و اولین پیل سوختی را ساخت که «باتری گازی» نام گرفت.

فردریش ولیهلم اوستوالد (Friedrich Wilhelm Ostwald) یکی از بنیانگذاران شیمی‌‌فیزیک، درک زیادی از نحوه عملکرد پیل‌‌های سوختی فراهم کرد. در سال 1893 او به صورت تجربی ارتباط اجزای مختلف پیل را تشریح کرد: الکترودها، الکترولیت، عوامل اکسیداسیون و کاهش، آنیون‌‌ها و کاتون‌‌ها. در واقع، اوستوالد در امتداد حرفه و تخصص خود که شرح ارتباط خواص فیزیکی و واکنش‌‌های شیمیایی بود، معمای باتری گازی گروو را حل کرد. توضیحات او در مورد اصول شیمی نهفته در پیل سوختی، زمینه را برای کار محققان بعدی روی پیل سوختی فراهم کرد.

پیل سوختی چگونه کار می‌‌کند؟

هدف از ساخت پیل سوختی تولید جریان برق به گونه‌ای است که با جریان خروجی از پیل، مثلاً بتوان یک موتور الکتریکی را راه‌اندازی و یا چراغی روشن کرد. به دلیل ماهیت عملکردی الکتریسیته، جریان تولیدی در پیل سوختی در نهایت به آن باز می‌‌گردد تا یک مدار را کامل کند. در واقع، این واکنش‌‌های شیمیایی هستند که جریان را تولید می‌‌کنند و اصل عملکرد پیل سوختی را شکل می‌‌دهند.

انواع مختلفی پیل سوختی وجود دارد که تا حدی متفاوت از یکدیگر عمل می‌‌کنند، اما به طور کلی، اتم‌‌های هیدروژن به آند پیل وارد و در آنجا در یک واکنش شیمیایی یونیزه شده و دارای بار مثبت می‌‌شوند. جریان الکترون‌‌های جدا شده از هیدروژن، جریان داخل سیم را شکل می‌‌دهد. اگر جریان متناوب (AC) نیاز باشد، جریان مستقیم خروجی از پیل وارد دستگاه به نام اینورتر می‌‌شود تا به جریان متناوب مطلوب تبدیل شود.

در پیل سوختی، اکسیژن به کاتد وارد شده و در بعضی انواع پیل سوختی در آنجا با الکترون‌‌هایی که از مدار بر می‌‌گردند و یون‌های هیدروژن که از طریق الکترولیت از آند عبور کرده‌‌اند، واکنش می‌‌دهد. در انواع دیگر، اکسیژن به همراه الکترون‌‌ها از الکترولیت گذشته و در آند با یون هیدروژن واکنش می‌‌دهد.

الکترولیت نقشی کلیدی در پیل سوختی ایفا می‌‌کند، زیرا باید به یون‌‌های مشخصی اجازه عبور بین کاتد و آند را بدهد. اگر الکترون‌‌های آزاد یا ذرات دیگر بتوانند از الکترولیت عبور کنند، واکنش شیمیایی را دچار اختلال خواهند کرد.

ترکیب هیدروژن و اکسیژن چه در آند اتفاق بیفتد و چه در کاتد، ماحصل آن آب خواهد بود که از پیل خارج می‌‌شود. می‌‌توان گفت تا وقتی که ورودی اکسیژن و هیدروژن پیل تأمین شود، برق نیز تولید خواهد شد.

مزیت دیگر پیل سوختی در مقایسه با دیگر منابع این است که پیل سوختی به صورت شیمیایی برق تولید می‌کند و نه با واکنش احتراق؛ بنابراین محدودیت‌‌های قوانین ترمودینامیکی مانند محدودیت کارنو را ندارد و در نتیجه، پیل سوختی در استخراج انرژی از یک سوخت، بهینه‌‌تر و کارآمدتر عمل می‌‌کند. علاوه ‌‌بر این، حرارت اتلافی پیل را نیز می‌‌توان کنترل و از آن برای افزایش کارایی سیستم استفاده کرد.

اما چرا نمی‌‌توان پیل سوختی را به راحتی تهیه کرد؟ با اینکه تشریح طرز کار پیل سوختی دشوار نیست، اما ساخت یک پیل سوختیِ کم‌‌هزینه، کارآمد و قابل اطمینان کار بسیار دشواری است.

محققان و مخترعان برای دستیابی به کارآمدی بیشتر، مدل‌‌های مختلفی از پیل را طراحی کرده‌‌اند که جزئیات فنی هر کدام متفاوت از دیگری است. در ساخت پیل، مسئله‌ای که بیشترین محدودیت را برای سازندگان ایجاد می‌‌کند، انتخاب الکترولیت است. برای مثال، طراحی الکترودها و انتخاب مواد سازنده آن‌ها به الکترولیت بستگی دارد. امروزه انواع الکترولیت‌‌های متداول عبارتند از: آلکالی، کربنات مذاب، اسید فسفریک، غشاء تبادل پروتون (PEM) و اکسید جامد. سه نوع اول الکترولیت مایع دارند و دو مدل آخر الکترولیت جامد.

در این مطلب به معرفی برخی از واژه های اقتصاد مهندسی می پردازیم.

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت-(گروه مهندسی شیمی)

ارزش زمانی پول:

ارزش زماني پول نشان دهنده همان بهره در طي زمان مي باشد. ارزش زماني پول مي گويد: ارزش پول در طي زمان کاهش مي يابد. اين بدين معني است که بهتر است هرچه زودتر پول خود را به مطلوبيت تبديل کنيم زيرا با توجه به وجود بهره هرچه زمان مي گذرد به مقدار پول اضافه مي شود. به عبارتي ديگر پول، پول مي سازد.

در يک محيط اقتصادي متأثر از نرخ تورم، با تأخير انداختن خريد يک کالا، توانايي خريد ما کاهش مي يابد .خريدار مجبور است براي جبران اين کاهش،در بانکي سرمايه گذاري کندکه داراي نرخ بهره اي بيشتر از نرخ تورم قيمت هاست.

نرخ بازگشت سرمایه-rate of return-ROR:

– درصدی از سرماية اوليه است که بصورت سود در دور هاي مشخص عايد سرمايه گذار مي شود.

– درصدی از مجموع اصل و فرع تمام پرداختي ها در يک دوره است که بصورت اصل و فرع دريافتي ها در همان دوره به ما بازگشته اند.

– RORبراي زماني مطرح است که سوددهي يک پروژه مدنظر باشد. اما نرخ بهره برای زماني است که مثلاً با مسألة قرض گرفتن ازيک بنگاه اقتصادي تحت يک نرخ مشخص و بازپرداخت قرض به صور تهاي مختلف روبرو باشيم (يا سپرده گذاري در بانک)

– بنابراین ROR همراه با مفهوم ریسک است اما نرخ بهره مفهوم ریسک را در بر ندارد.

– نام ديگري که براي مفهوم ROR بکار مي برند، نرخ بازگشت سرماية داخلي يا IRR است.

سرمایه گذاری اضافی:

– دوپروژه ناسازگارباهزینه اولیه متفاوت رادرنظربگیرید. همواره داریم:

تفاوت هزینه اولیه بین دو پروژه + پروژه باهزینه اولیه کمتر =پروژه با هزینه اولیه بیشتر

 بطور کلی اگر از بین دو پروژه،پروژه ای با هزینه اولیه بیشتر بعنوان اقتصادی ترین پروژه انتخاب شد میتوان ادعا نمود که نه تنها پروژه خود به تنهایی نرخ بازگشتی برابر یا بیشتر از  MARR(Minimum Attractive Rate of Return) دارد بلکه تفاوت بین دو پروژه نیز نرخ بازگشتی برابر MARR یا بیشتر از آنرا خواهد داشت.

ارزش زمانی پول (the time  value of Money)

در زمان حال، مقدار پول در دسترس، ارزش بیشتری نسبت به همان مقدار پول در آینده دارد، که این ناشی از ظرفیت درآمدی بالقوه آن است. این اصل اساسی در امور مالی نشان دهنده آن است که، از محل دریافت پول میتوان بهره کسب کرد. پول، هرچه زودتر دریافت شود دارای ارزش بیشتری است.همچنین به عنوان ارزش فعلی تعدیل شده بدان اشاره شده است.
همه می دانند که پول سپرده شده در حساب پس انداز شامل بهره است. به خاطر این حقیقت جهانی ، ما ترجیح می دهیم، به جای دریافت پول در آینده، همان مقدار را امروز دریافت کنیم.
به عنوان مثال ، با فرض نرخ بهره 5 ٪ ، 100 دلار سرمایه گذاری در زمان حال، ارزشی به مقدار 105 $ در 1 سال (100 دلار ضرب در 1.05) خواهد داشت. درمقابل، 100 دلار دریافت شده در طی یک سال، هم اکنون ارزشی به مقدار $ 95.24 ($ 100 تقسیم بر1.05 ) خواهد داشت. البته با فرض 5 درصد نرخ بهره.
 
یکی از اساسی ترین مفاهیم در امور مالی این است که، پول دارای ارزش زمانی است. این در حالی است که بگوییم، در زمان حال، پول در دست، ارزشی بیش از پولی که انتظار می رود در آینده دریافت شود، خواهد داشت.  دلیل آن بسیار گویا و ساده است : یک دلار دریافت شده در زمان حال را می توان سرمایه گذاری کرد، به طوری که در زمان آینده  شما بیش از یک دلار خواهید داشت. این منجر به آن میشود که ما گاهی از خلاصه ی مفهوم ارزش زمانی پول استفاده کنیم و بگوییم:
دلار امروز ارزشی بیش از یک دلار فردا دارد.

استهلاک:

 ارزش کاهش یافته و عمر کوتاه شده کالاهای سرمایه ای است که از فرسایش ناشی می شود.

مفهوم مدافع و رقیب:

در مقایسه دو طرح،طرحی که در حال حاضر موجود است به نام مدافع و طرحی که کاندیدای تعویض با آن می باشد،به نام رقیب تعریف می شود.معمولا طرح مدافع زمانی مورد سوال واقع می شود که عمرش رو به پایان بوده و تصمیم ادامه به کار آن فقط برای مدت کوتاهی(مثلا یک سال) مطرح باشد،در حالیکه طرح رقیب،طرحی جدید و دارای عمری طولانی است.

 
آنالیز حساسیت (Sensitivity Analysis)

آنالیز حساسیت در واقع یک نوع بازنگری به یک ارزیابی اقتصادی است.در آنالیز حساسیت این سوال مطرح است که آیا پس از انجام پروژه تخمین های اولیه می توانند به خوبی بیانگر شرایطی باشند که که در آینده ممکن است پیش آید ؟

هدف از آنالیز حساسیت کمک به تصمیم گیرندگان است بدین ترتیب که اگر پارامتر های اولیه تغییر کنند و نتایج ثابت بمانند برای سرمایه گذار امیدوار کننده است.

در آنالیز حساسیت همه رویکرد ها با با این سوال آغاز می شوند که “چه می شود اگر…”

1. فرآیند مالی از الگوی طرح ریزی شده پیروی نکند؟

2. در آینده رقیب بهتری ظاهر شود؟

3. تورم بیش تر از آنچه انتظار می رود باشد؟

و… در مورد تصمیمات خطیر لیست فوق بسیار طولانی خواهد بود.بنابراین باید تنها تعدادی از عوامل بحرانی تر را در نظر گرفت و نتیجه تغییرات آن ها در بررسی های اقتصادی را مطالعه کرد.

 آنالیز حساسیت به وسیله روش های  NPW , ROR, NEUA و با به کار گرفتن فرآیند مالی  قبل و بعد از مالیات انجام می شود. این آنالیز را می توان برای هریک از عناصر درگیر بررسی کرد ونتایج آن را بر روی نمودا هندسی حساسیت(sensitivity graph)  که ترکیبی از اطلاعات را بر روی یک نمودار واحد بصورت قابل فهمی نشان می دهد؛ رسم کرد.

در نمودار هندسی حساسیت، صعود یا نزول بیشتر  یک منحنی نشان دهنده حساسیت بیشتر طرح نسبت به آن پرامتر خاص( هزینه ، درآمد سالیانه ، عمر مفید و…) می باشد.

نواحی پذیرش یا رد پروژه:

 وقتی نموداری بر اساس بیش از یک پارامتر رسم شود از دو قسمت “پذیرش” و “رد” تشکیل می شود.

برای این کار دو پارامتر مهم و حساس در طرح انتخاب می شود و رابطه ای برای تعیین ارزش فعلی یا ارزش سالیانه یکنواخت پروژه  که یک پارامتر آن بر محور X  و دیگری روی محور Y   نوشته می شود. منطور از رابطه بیان مقادیر مربوط به پارامتر های  X  و  Y   به گونه ای که ارزش سالیانه یا ارزش فعلی حاصله صفر گردد.

نتیجه این مرحله به شکل خطی در نمودار هندسی حساسیت نشان داده می شود. درصد تغییرات از اطلاعات اولیه که در یک طرف خط قرار می گیرد ، بیانگر ارزش مثبت پروژه و تغییراتی که در طرف دیگر نزول می کنند بیانگر ارزش منفی پروژه خواهد بود.در شکل زیر به عنوان مثال نموداری فرضی از درصد تغییرات  هزینه و در آمد نشان داده شده:

به طور خلاصه آنالیز حساسیت  عبارت است از تکرار محاسبات یک فرآیند مالی با تغییر دادن پارامتر های اصلی و مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از اطلاعات اولیه.

اگر تغییر کوچکی در یک پارامتر، منجر به تغییر چشمگیری در نتایج گردد گفته می شود که طرح نسبت به آن پارامتر حساسیت دارد و آن یک پارمتر حساس است.

تورم(Inflation)

 افزایش قیمت ها و کاهش قدرت خرید با گذشت زمان را تورم می گویند.وجود تورم در امور تهیه مایحتاج زندگی نگران کننده و در عین حال اجتناب ناپذیر است.

 اگر افزایش نرخ دستمزد ها با روند افزایش قیمت ها هماهنگ نباشد، تورم باعث فرسایش قدرت خرید پس انداز و درآمد ها می گردد. به همین ترتیب تورم بر دولت ها هم اثر می گذارد و اثرات آن باید در مطالعات اقتصادی بررسی شود.

 پیش بینی و اندازه گیری نرخ تورم بسیار مشکل است. زیرا قیمت کالاها و خدمات مختلف  با نرخ های متفاوت و در زمان های گوناگون افزایش یا کاهش یابد.

 محاسبات نرخ تورم زمانی پیچیده تر می شود که قیمت ها از نظر جغرافیایی متفاوت باشد.

 روش های اندازه گیری تورم:

 1.شاخص قیمت مصرف کننده:( CPI ) :

 در این روش تلاش می شود که قیمت های کالاهای مصرفی در هر ماه جمع آوری شده و میانگین آن گرفته شود. و به آن ها وزن داده می شود و  CPI ایجاد می شود و در نتیجه تورم با اندازه گیری  هزینه خانواده های متوسط  برآورد می شود.

 2. شاخص قیمت عمده فروشی:

 در این روش تورم در سطح عمده فروشی برای کالاهای مصرف کنندگان و صنایع اندازه گیری می شود اما خدمات در نظر گرفته نمی شود.

 3. شاخص قیمت مطلق-IPI :

 این روش اثر تغییر قیمت را بر روی تولید ناخالص ملی ( مجموع ارزش بازاری همه کالا ها و خدمات جامعه) نشان می دهد.نرخ تورم روش های  IPI  و CPI  تقریبا یکسان هستند.

 گرچه شاخص های قیمت، تغییر قیمت های گذشته را در نظر دارند ولی برای پیش بینی روند قیمت ها در آینده نیز مناسب اند.

 اثر تورم در بررسی های اقتصادی:

 زمانی که نرخ  تورم کم باشد در محاسبات اقتصادی وارد نمی شود، زیرا کل پروژه به طور یکسان با تغییر قیمت مواجه میشود و تفاوت بین هزینه های فعلی و آتی بسیار اندک خواهد شد. اما با افزایش نرخ تورم اثر آن بر فرصت های سرمایه گذاری آشکار خواهد شد. بای دخیل کردن تورم به عنوان  یک عامل تعیین کننده در پروژه از دو مدل زیر استفاده می شود:

1. حذف اثرات تورم با تبدیل فرآیند های مالی متورم  (Actual)به فرآیند های مالی واقعی (Real) .این رویکرد برای تجزیه و تحلیل قبل از مالیات، و وقتی که تمام مولفه های فرآیند مالی تحت تاثیر نرخ های یکنواخت متورم شوند، مناسب تر است.

2. تجزیه و تحلیل پروژه با فرآیند مالی متورم شده. فهم و کاربرد این روش از روش قبلی آسان تر است و کارآیی آن بیش تر.

مالیات و هزینه های شامل نشده در تحلیل تورم و فرآیند مالی متورم شده:

اثرات مالیات بدان جهت اهمیت دارد که استهلاک متورم نمی شود.به عبارت دیگر استهلاک مستقیما بر اساس قیمت خرید منظور می شود نه بر پایه قیمت متورم شده.ازطرفی هم بی ثباتی قیمت ها در مقایسه های اقتصادی موثر است.

 علاوه بر استهلاک، قرض و اجاره نیز وارد تورم نشده و به صورت واقعی منظور می شوند. زیرا اگر قرض و اجاره  زمانی که تورم سریع تر از آن چه که پیش بینی شده بود بالا رود، منافع  فرآیند مالی متورم شده بگرداننده قرض و اجاره دهنده را نشان می دهد. برای مقایسه طرح ها از امید ریاضی، وایانس و انحراف استاندارد و برای توزیع های پیوسته معمولا توزیع های نرمال و بتا استفاده می شود.

 به عنوان مثال بای مقایسه دو طرح با امید ریاضی یکسان و توزیع گسسته با محاسبه انحراف استاندارد آن ها طرحی که انحراف استاندارد کمتری داشته باشد به دلیل داشتن ریسک کمتر اقتصادی تر خواهد بود.

 
زمان ریسک

در اقتصاد مهندسی ریسک مربوط به حالتی است که پروژه ها آنطور که برنامه ریزی شده بود رفتار نکند.بررسی های اقتصادی با توجه به این که حداقل درصدی ریسک جز لاینفک هر تصمیم می باشد، مورد بحث قرار می گیرد.

ریسک در سرمایه گذاری های بلند مدت نسبت به کوتاه مدت مشهود تر است. تحلیل ریسک زمانی قابل انجام است که پارامتر ها در آینده تغییر نمایند و احتمال وقوع این تغییرات نبز بررسی شود.

طرح ها در دنیای واقعی همیشه از قطعیت پیروی نمی کنند و تغییر و تحول جز جدا نشدنی آن هاست. نیروی انسانیت خواص مواد، مشخصه های عملیاتی ماشین های مختلف و عوامل اقتصادی و سیاسی از جمله عواملی هستند که در تغییر پارامتر های آینده موثرند.

برای دخالت دادن ریسک در یک مساله اقتصاد مهندسی باید مراحل زیر را طی نمود:

1. تعریف مساله

2. جمع اوری اطلاعات: شناسایی شرایط و معیار های آینده، پیش بینی احتمال وقوع هر یک از شرایط را شامل می شود.

3. فرموله کردن مدل

 ارزیابی: برای انتخاب طرح بهتر به هر یک از آن ها وزن داده می شود، هزینه ها و درآمد ها مقایسه می شوند و طرح با بهترین معیار های تصمیم گیری انتخاب می شود.برای ارزیابی باید بتوان حوادث آینده را پیش بینی کرد و احتمال وقوع ان ها را تخمین زد.


 زمان ریسک( چه مدت از شروع طرح گذشته است؟)

محاسبه واریانس یک طرح به تنهایی نمی تواند شاهدی بر رد یا قبول کردن آن باشد. عوامل مهم دیگری در این مورد دخیل اند که زمان ریسک یکی از آن ها است.

مفهوم زمان ریسک بر این اساس است که اعتماد به تخمین چندین سال بعد کم تر از تخمین های آینده نزدیک است. به عنوان مثال اگر امید های ریاضی طرح در دوره های برنامه ریزی مختلف یکسان باشند انحراف استاندارد آن ها با زمان تغییر می کند به اینصورت که افزایش در انحراف استاندارد به صورت حاصل ضرب انحراف استاندارد اولیه در ریشه دوم تعداد سال های برنامه ریزی که دوه زمانی از صفر است، به صورت زیر ارائه می شود.       
 
ارزش خالص فعلی-NPW-Net Present Worth

روش ارزش خالص فعلی یکی از تکنیک های اقتصاد مهندسی بای مقابسه پروژه ها است.

در تحلیل های اقتصادی چنان چه NPW>0   به ازای حداقل نرخ جذب کننده باشد پروژه اقتصادی است چا که  این رابطه نشان می دهد که ارزش فعلی هزینه ها از ارزش فعلی درآمد کمتراست و بالعکس.

چنان چه NPW=0 پروزه هم چنان اقتصادی خواهد بود چرا که حداقل نخ جذب کننده برای سرمایه گذاری تامین گشته.

مقایسه اقتصادی پروژه ها از طریق روش ارزش خالص فعلی به عمر مفید ان ها بستگی دارد. عمر آن ها می تواند برابر یا نابابر باشد و یا نامحدود باشد.

اثر تورم برNPW

اگر ارزش فعلی خالص قبل از تورم را با B  و بعد از توم را با  A  نشان دهیم:

می توان از این روابط نتیجه گرفت که  NPW در زمان تورم کاهش می یابد.

تعیین عمر اقتصادی:

رویکرد تعیین عمر اقتصادی که اغلب تحت عنوان تجزیه و تحلیل ((تعیین عمر اقتصادی با توجه به حداقل هزینه )) نامیده می شود ،به این ترتیب است که مقدار n از صفر تا حداکثر عمر مورد انتظار افزایش یافته در نتیجه برای تعیین عمر اقتصادی n سال مربوط به حداقل EUAC (هزینه یکنواخت سالیانه)عمر اقتصادی با حداقل هزینه خواهد بود.

کسر مالیات:

مالیات ، سوددهی طرح ها را کاهش می دهد.در حقیقت  با پرداخت مالیات ، جذابیت اقتصادی طرح کاهش می یابد.

ارزش فعلی خالص ، یکنواخت خالص سالیانه و نرخ بازگشت سرمایه طرحها بعد از پرداخت مالیات کاهش می یابند.

صرفه جویی مالیاتی:

صرفه جویی مالیاتی در هر سال برابر است با : حاصل ضرب مقدار استهلاک در نرخ مالیاتی

TS=D(TR)

 و این  مقداری است که در پرداخت مالیات صرفه جویی شده و به درآمد خالص اضافه شده است.
 

maximum attractive payback period-MAPP:

این واژه به معنای حداکثر دوره بازگشت سرمایه جذب کننده است. و برای تعیین اقتصادی ترین طرح باید از MAPP سرمایه گذار اطلاع داشت.
 

present worth of costs-PWC:

ارزش فعلی هزینه ها
 

present worth of benefit-PWB:

معنی لفظی این واژه  ارزش فعلی درآمد ها است و چنانچه NPW>0 آنگاه ارزش فعلی درآمدها ار ارزش فعلی هزینه ها بیشتر خواهد بود و پروژه اقتصادی است.

ارزش دفتری:

ارزش دفتری یک دارایی در هر زمان عبارت است از تفاوت ارزش یا هزینه اولیه آن دارایی با مجموع مبالغ استهلاک نا آن زمان.