شبیه‌سازی عددی انتقال حرارت آشفته در بویلر با سیال فوق‌بحرانی و شرایط گرمایی نامتقارن

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 21 فروردین 1403   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2024.81867.1179

نویسنده

سعید مقدم^*

گروه فناوری صنایع غذایی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، پاکدشت

چکیده

انتقال حرارت در بویلر با سیال فوق‌بحرانی، به صورت نامتقارن می‌باشد. همچنین در این نوع بویلرها، لوله‌ها هم به صورت افقی و هم به صورت شیب‌دار نصب می‌گردند. اما معمولا در کارهای بررسی شده، انتقال حرارت به صورت متقارن و یا لوله‌ها به صورت افقی یا عمودی در نظر گرفته می‌شوند. بنابراین در مقاله حاضر، انتقال حرارت در یک لوله بویلر با سیال فوق‌بحرانی که در آن هم قسمت افقی و هم قسمت شیب‌دار وجود دارد مورد مطالعه و تحلیل قرار می‌گیرد. شار حرارتی لوله به صورت نامتقارن در نظر گرفته شده است. شبیه‌سازی عددی با استفاده از نرم افزار فلوئنت انجام گردیده است. همچنین از پایگاه داده REFPROP برای اعمال خصوصیات سیال فوق‌بحرانی آب استفاده گردیده است. به منظور مدل‌سازی آشفتگی، از مدل RNG k-ε مبتنی بر ناویراستوکس میانگیری‌شده رینولدز استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که بیشترین و کمترین دمای دیواره داخلی لوله به ترتیب در ارتفاع‌های m 10 و m 5/15 در محدوده دمای شبه‌بحرانی ( oC380) قرار می‌گیرند. بیشترین دمای دیواره لوله از ابتدا تا انتهای لوله بین oC 603 تا oC 666 تغییر می‌یابد. همچنین عدد ناسلت با افزایش ارتفاع لوله افزایش یافته و مقدار آن در نزدیکی دمای شبه‌بحرانی، افزایش چشمگیری می‌یابد. در این محدوده مقدار عدد ناسلت به 6800 می‌رسد که 6/3 برابر مقدار آن در ورودی لوله است.

کلیدواژه‌ها

بویلر فوق‌بحرانی؛ نقطه شبه‌بحرانی؛ حل عددی؛ شار حرارتی نامتقارن؛ خواص ترموفیزیکی

مراجع